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第8章 直流电动机 §1 直流电机的构造 §2 直流电机的基本工作原理 §3 直流电动机的机械特性 §4 并励电动机的起动与反转 一、起动 2.起动方法 §5 并励(他励)电动机的调速 二、改变电压调速 三、电枢串联电阻调速 1. 了解直流电动机的基本构造和工作原理。 2. 掌握他励（并励）和串励直流电动机的电 压与电流的关系式，接线图、机械特性。 3. 搞清他励（并励）和串励直流电动机的起 动、反转和调速的基本原理和基本方法。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 8.1 直流电机的构造 8.2 直流电机的基本工作原理 8.4 并励电动机的起动与反转 8.3 直流电动机的机械特性 8.5 并励(他励)电动机的调速 直流电机的优点： (1) 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节。 (2) 起动、制动转矩大, 易于快速起动、停车。 (3) 易于控制。 应用: 1) 轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井 提升机以及起重设备等调速范围大的大型设备。 2) 用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等 2. 转子(电枢) 由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。 1. 磁极 永磁式: 由永久磁铁做成。 励磁式: 磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，形成电磁铁。 电枢铁心：由硅钢片叠装而成。 电枢绕组：单个绕组元件组成。 ——用来在电机中产生磁场。 换向器：是直流电机特有的装置。 一、 直流电动机的构造 N S · · · · · · · · · · · · N S 极掌 极心 励磁绕组 机座 转子 直流电动机的磁极和磁路 1. 他励电动机 励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。 二、 直流电机的分类 直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机。 2. 并励电动机 励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。 U Uf Ia M + _ + _ If 他励 Ia U M + _ If + _ I E 并励 4. 复励电动机 励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。 3. 串励电动机 励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。 串励 U If + _ Ia M 复励 U + _ I M Ia I U – + S b N a c d 电枢电流方向： S极有效边的电流方向向里, N极有效边的电流方向向外。 电枢绕组通电后中受力(左手定则)按顺时针方向旋转。 U – + U – + 电刷 换向片 U – + I F F T n 换向器作用—— 将外部直流电转换成内部的交流电，以保持转矩方向不变。 直流电动机工作原理 U – + E E T n S b N d F F a c I I 换向片 电刷 线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向相反。 KE: 与电机结构有关的常数 n: 电动机转速 ? ：磁通 1. 电枢感应电动势 E=EK? n 电枢感应电动势E与电枢电流或外加电压方向总是相反，所以称反电势。 式中：U — 外加电压 Ra — 绕组电阻 2. 电枢回路电压平衡式 – Ra Ia E + – + U M KT: 与电机结构有关的常数 ? : 磁通 Ia：电枢绕组中的电流 3. 电磁转矩 单位: ? (韦伯)，Ia (安) ，T (牛顿?米) 电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁通?相互作用，产生电磁力和电磁转矩 电磁转矩T=KT ?Ia 4. 转矩平衡关系 电动机的电磁转矩T为驱动转矩, 它使电枢转动。在电机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空载损耗转矩相平衡，即 T2: 机械负载转矩 T0: 空载转矩 转矩平衡过程 例：设外加电枢电压 U 一定，T=T2 ＋T0: (平衡)，此时，若T2突然增加，则调整过程为 达到新的平衡点(Ia ?、 P入?) 。 T2 ? n? Ia ? T ? E? 当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩将自动调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。 以并励电动机为例来分析机械特性。 1、直流电动机的电磁转矩和电压平衡方程 由上分析可知： 当电源电压U和励磁回路的电阻Rf一定时, 励磁电流If和磁通?不变，即? = 常数。则 Ia