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第 2 章 直流电机的基本理论 2.1 直流电机的工作原理 2.2 直流电机的基本结构 二、空载时直流电机的磁场分布： 空载：发电机出线端没有电流输出，电动机轴上不带机械负载，即电枢电流为零的状态。那么 ，这时的气隙磁场，只由主极的励磁电流所建立，所以直流电机空载时的气隙磁场，又称励磁磁场。 主磁通：经过主磁极、气隙、电枢铁心及机座构成磁回路。它同时与励磁绕组及电枢绕组交链，能在电枢绕组中感应电动势和产生电磁转矩，称为主磁通， 漏磁通：仅交链励磁绕组本身，不进入电枢铁心，不和电枢绕组相交链，不能在电枢绕组中感应电动势及产生电磁转矩，称为漏磁通， 。 特点： 1）由同一个磁动势所产生 2）所走的路径不同，这就导致了他们对应磁路上所产生的磁场的分布规律不同，在这里，气隙磁场的大小和分布直接关系到电机的运行性能，所以，这一点将是我们主要研究的方向。 1）、如图所示， 极靴下气隙的远远小于极靴之外的气隙， 显然，极靴下沿电枢圆周各点的主磁场将明显大于极靴范围以外，在两极之间的几何中心线处，磁场等于零。对于这一点，我们可以通过数学形式来看一下： 设电枢圆周为 轴而磁极轴线处为纵轴，又设电枢长度为 ，则离开坐标原点为 的 范围内的气隙主磁通为： 则空载时每极主磁通为： 换言之，空载时的每极磁通是随磁动势或励磁电流的变化而变化。 2）电机的磁化曲线： 在额定状态下，电机往往工作在饱和点附近，这样即可以获得较大的磁通，又不致需要太大的励磁磁动势，从而可以节省铁心和励磁绕组的材料。 三、负载时的气隙磁场和电枢磁动势： 1、负载时的气隙磁场： 显然，由于电枢磁动势的出现，气隙磁场将会发生变化，而这个变化的性质将是我们下面研究的重点 电枢反应：电枢磁动势对主极气隙磁场的影响称为电枢反应。 而电枢反应的性质又根据其反应方向的不同，分为交轴电枢反应和直轴电枢反应，下面我们就来具体的看一下他们二者对我们的气隙磁场的分部到底会有怎样的影响，而这个影响又和电刷在电机上位置的摆放密切相关： 一、电刷在几何中性线上的电枢磁动势和磁场： 如图可见： 2.3 直流电机的电枢反应 2.4 直流电机的电磁转矩和电动势 2.4 直流电机的电磁转矩和电动势 2.5 直流电动机的运行分析 2.6 直流电动机的功率和转矩 1. 功率平衡方程式（并励） (1) 输入功率 P1 P1 = U I (2) 铜损耗 PCu PCu = Ra Ia2＋Rf If2 (3) 电磁功率 Pe Pe = P1－ PCu 推导： U I = U( Ia＋If ) = UaIa＋UfIf = ( E＋Ra Ia ) Ia＋Rf If2 = E Ia＋Ra Ia2＋Rf If2 2.7 直流发电机的运行分析 7.8 直流发电机的功率和转矩 1. 直流发电机的功率（并励） (1) 输入功率 P1 : (2) 空载损耗 P0 : (3) 电磁功率 Pe : (4) 铜损耗 PCu : (5) 输出功率 P2 : 练 习 题 7.2.1 7.4.1 7.5.1 7.5.2 7.5.3 7.5.4 7.5.5 7.5.6 7.5.7 7.6.1 7.6.2 7.7.1 7.7.2 7.7.3 7.7.4 7.8.1 7.8.2 7.8.3 * 以教师画勾的题为准。 ② 外特性有拐弯现象。 O I U U0 他励 并励 IN UN RL ? → I (Ia) ? → U ? 低饱和磁路 RL ? → U ? → If ? →Φ ?→ E ? (较大幅度) →U 的下降比 RL的减少得更快 I = U / RL RL ? → U ?? → I ? → RL = 0，U = 0， If = 0 → Φ =Φr ， E = Er → ISC 较小。 ③ 稳态短路电流不大。 7.7 直流发电机的运行分析 【例2.7.2】 例7.7.1 中的他励发电机，励磁绕组的电阻为 100Ω。转速为 1 000 r/min 时的空载特性如图所示。今将它改作并励发电机运行。问励磁电路内应串联多大的电阻才能获得 230 V 的空载电压和满载电压？ 解：空载运行时 E If Rf =