13.12直流电机(422页)第一节直流电机的工作原理和基本结构第二节直流电机的磁场和基本方程式第三节直流发电机的特性第四节直流电动机的机械特性第五节直流电动机的起动第六节直流电动机的制动第七节直流电动机的调速第一节直流电机的工作原理和基本结构一、直流电机的工作原理工作原理电机中存在着磁路和电路，电和磁的联系可通过电磁感应定律来分析。Nbf2aA、B为电刷A(正)cf1B(负)dS1、直流电动机的工作原理：在电机的两电刷端加上直流电压，由于电刷和换向器的作用将电能引入电枢线圈中，并保证了同一个极下线圈边中的电流始终是一个方向，继而保证了该极下线圈边所受的电磁力方向恒定，使电动机能连续地旋转，实现了将电能转换成机械能，拖动生产机械，这就是直流电动机的工作原理。注意：每个线圈边中的电流方向是交变的。2、直流发电机的工作原理：当用原动机拖动电枢逆时针方向旋转，线圈边将切割磁力线感应出电势，电势方向据右手定则确定。由于电枢连续旋转，线圈边ab、cd将交替地切割N极、S极下的磁力线，每个线圈边和整个线圈中的感应电势的方向是交变的，但由于电刷和换向器的作用，使流过负载的电流是单方向的直流电流，这一直流电流一般是脉动的。二、直流电机的结构结构（一）、定子部分：主磁极;换向极;机座;电刷装置.（二）、转动部分(rotor)：电枢铁心;电枢绕组;换向器.(三)、气隙不均匀。三、直流电机励磁方式：据励磁电路与电枢电路的联接关系分类。1、他励直流电机：励磁回路的电流由外电源供给，与电枢回路没有电的联系。2、并励直流电机：励磁回路与电枢回路是并联的。励磁回路两端的电压就是电枢回路两端的电压。3、串励直流电机：励磁回路与电枢回路是串联的。励磁回路的电流与电枢回路的电流相等。4、复励直流电机：主极有两个励磁绕组，其一与电枢绕组并联，另一个和电枢绕组串联。＋－＋－IaIa＋IIff－他励+_并励I+f2IaIaIf_If1串励复励四、直流电机的铭牌数据1、额定功率：PN，瓦，千瓦。电动机指轴上输出的机械功率：PN=UNINη发电机指电枢出线端电功率：PN=UNIN、额定电流：安2IN3、额定电压：伏UN4、额定转速：转nN/分5、额定励磁电流：安IfN、额定励磁电压：伏6UfN7、励磁方式。8、极对数：p第二节直流电机的基本方程一、直流电机空载时磁场：若不计铁磁材料中的磁压降，不计齿槽影响，直流电机空载时的气隙磁场的磁密波分布波形为：一个空间位置固定不变的平顶波。二、直流电机的电枢反应及负载时的磁场：1、电枢反应：电机负载时，电枢绕组中有电流流过，产生一磁势，称为电枢磁势。此时，气隙磁场有主极磁势和电枢磁势二者的合成磁势建立，电枢磁势的出现必然对空载时的主极磁场有影响，使气隙磁密的分布发生变化，这种电枢磁势对主极所建立气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反应对电机运行特性影响很大：对电动机：影响转速。对发电机：影响感应电势。2、电枢磁场的分布：同极性下电流方向相同，异极性下电流方向相反。电刷是电枢表面电流分布的分界线。特点：电枢磁场与主极磁场分布是相对静止的。Fa切开Faxyx若每极下元件边的数目很多，且均匀分布在电枢表面，则迭加后总的电枢磁势会接近于三角波形。3、磁密沿电枢表面分布:Bax=µ0FaxδB上式表明：Bax与Fax成正比，ax与δ成反比。即：极靴下，气隙δ变化小，Bax变化小；极尖处，气隙大，BBax大大削弱，ax曲线呈马鞍形。磁势波形磁密波形直流电机负载时磁场的电枢反应NS几何中性线去磁BδxB0x物理中性线增磁Bax合成气隙磁密波形直流电机负载时磁场特点（呈去磁作用）：a、磁场发生了畸变。b、当磁路饱和时，由于铁心磁阻变化的非线性，磁阻增大的量比减小的量要大，所以，磁密增大的量比减小的量要小，使磁场的磁密呈去磁作用。三、电磁转矩的计算：NpNT=2pIΦ=ΦI=CΦI4πaa2πaaTaCT=pN2πa电磁转矩与每极磁通和电枢电流的乘积成正比。四、感应电势的计算：一条支路的感应电势为：pNE=Φn=CΦna60aepN其中C=为电势常数。e60a感应电势与每极磁通和电枢转速的乘积成正比。五、直流电机的基本方程式（电系统的电势平衡方程式，机械系统的转矩平衡方程式，能量系统的功率平衡方程式。）1、电势平衡方程式：A、并励电动机的电势方程式：EaIU=