电机和拖动基础顾绳谷第四版专业知识讲座

1、文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 1 当安装换向器以后，将直流电压加于电刷端，直流电流经电刷流过电枢上的线圈，则产生电磁转矩，电枢在电磁转矩的作用下就旋转起来。由于换向器配合电刷对电流的换向作用，使得线圈边只要处在N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向；而在S极下时，总是从电刷B流出的方向，就使电动机能够连续地旋转。 当线圈ax中通入直流电流时，线圈边a和x上均受到电磁力，根据左手定则确定力的方向。这一对电磁力形成了作用于电枢的一个电磁转矩。 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依

2、据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 2 （二）直流发电机的工作原理（二）直流发电机的工作原理 用原动机拖动电枢逆时针方向恒速转动，线圈边ab和cd就分别切割不同极性磁极下的磁场，线圈中产生了交变的电动势。由于换向器配合电刷对电流的换向作用，在电刷A、B端的电动势确是直流电动势。 一台直流电机 作为电动机运行在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢 旋转，拖动生产机械旋转 ，输出机械能； 作为发动机运行用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直 流电动势，作为直流电源，输出电能。 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系

3、本人或网站删除。 3 二、直流电机的结构 直流电机剖面图 1换向器 2电刷装置 3机座 4主磁极 5换向极 6端盖 7风扇 8电枢绕组 9电枢铁心 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 4 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 5 （一）直流电机的静止部分（一）直流电机的静止部分 1、主磁极 2、换向极 1主磁极铁心 2励磁绕组 3机座 1换向极铁心 2换向极绕组 3、机座用来固定主磁极、换向极和端盖； 另外，又作为磁路的一部分。 文档来源

4、于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 6 （二）直流电机的转动部分 4、电刷装置 1刷握 2电刷 3压紧弹簧 4铜丝辫 1、电枢铁心 a)电枢铁心 冲片 b)电枢铁心 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 7 2、电枢绕组由许多按一定规律连接的线圈组成。 1槽楔 2线圈绝缘 3导体 4层间绝缘 5槽绝缘 6槽底绝缘 电枢槽内的绝缘 3、换向器由许多换向片组成，换向片之间用云母绝缘。 1换向片 2连接片 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，

5、不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 8 第二节第二节 直流电机的铭牌数据直流电机的铭牌数据 直流电机的额定值有： 1、额定功率PN(kW) 2、额定电压UN(V) 3、额定电流IN(A) 4、额定转速nN(r/min) 5、额定励磁电压 UfN(V) 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 9 在额定工况下，电机出线端的平均电压 发电机：是指输出额定电压； 电动机：是指输入额定电压。 NU额定电压在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流 NI额定电流在额定电压、额定电流下，运行于额定功

6、率时对应的转速 Nn额定转速指轴上输出的机械功率 指电刷间输出的额定电功率 电动机 发电机 额定条件下电机所能提供的功率 额定功率 NP文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 10 fNI额定励磁电流对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流 指直流电机的励磁线圈与电枢线圈的连接方式 励磁方式 此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。 电机运行时，所有物理量与额定值相同电机运行于额定状态。电机的运行电流小于额定电流欠载运行；运行电流大于额定电流过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费

7、，而长期过载运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 11 第三节 直流电机的绕组 一、简单的绕组 对绕组的要求：在能够通过规定的电流和产生足够的电动势的前提下，尽可能节省铜和绝缘材料，并且结构简单、运行可靠。 1-2、3-4、5-6、7-8分别构成4个线圈 右图只是说明原理的示意图。它的缺点是：随着电枢的转动，始终只有一个线圈有电流。这样的话，材料没有充分利用，产生的总转矩或电势均很小。 解决办法：用4个换向片将4个

8、线圈都连接起来，成为一个闭合绕组，两个不同的元件边连接一个换向片。每个元件的两个元件边连接2个不同的换向片。共用了4个换向片，节省了材料，提高了输出转矩。 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 12 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 13 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 14 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档

9、如有不当之处，请联系本人或网站删除。 15 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 16 二、绕组的基本形式二、绕组的基本形式 （一）单叠绕组（一）单叠绕组 单叠绕组的特点：元件的两个端子连接在相邻的两个换向片上。 单叠绕组的所有的相邻元件依次串联，即后一元件的首端与前一元件的末端连在一起，接到一个换向片上。最后一个元件末端与第一个元件首端连接在一起，形成一个闭合回路。 元件的跨距：上层元件边与下层元件边的距离（用槽数表示）称为跨元件边的距离（用槽数表示）称为跨距。一般要求元件的跨距等于电机的极距。 右上图中，跨距为4

10、槽。 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 17 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 18 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 19 （二）单波绕组（二）单波绕组 单波绕组不是把元件依串联，而是把相隔大约两个极距，即在磁场中的位置差不多相对应的元件连接起来。 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人

11、或网站删除。 20 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 21 直流电机的电枢绕组除了单叠、单波两种基本形式以外，还有其他直流电机的电枢绕组除了单叠、单波两种基本形式以外，还有其他形式，如复叠绕组、复波绕组、混合绕组等。形式，如复叠绕组、复波绕组、混合绕组等。 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 22 第四节第四节 直流电机的励磁方式及磁场直流电机的励磁方式及磁场 一、直流电机的励磁方式 1、他励直流电机励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而是

12、由 其他直流电源对励磁绕组供电。 2、并励直流电机励磁绕组与电枢绕组并联。 3、串励直流电机励磁绕组与电枢绕组串联。 4、复励直流电机两个励磁绕组，一个与电枢绕组并联， 另一个与电枢绕组串联。 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 23 二、直流电机的空载磁场二、直流电机的空载磁场 直流电机的空载磁场是指电枢电流等于零或者很小时，由励磁磁动势单独建立的磁场。 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 24 气隙中主磁场磁通密度的分布 磁化曲线

13、文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 25 三、直流电机负载时的磁场及电枢反应 当直流电机带上负载以后，在电机磁路中又形成一个磁动势，这个磁动势称为电枢磁动势。 此时的电机气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的。电枢磁动势对气隙磁场的影响称为电枢反应。 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 26 4个元件所产生的电枢磁动势波形 电枢反应后磁动势波形 1、有负载时气隙磁场发生了畸变 2、电枢反应呈现去磁作用 文档来源于网络，文档所提供的

14、信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 27 第五节 感应电动势和电磁转矩的计算 一、感应电动势的计算 直流电机无论作电动机运行，还是发电机运行，电枢内部都感应产生电动势。 602260tp npn? ?式中，n电枢的转速；p极对数。 ay01d460tpnEe tNt?根据电磁感应定律，一个匝数为 的元件中感应电动势的平均值为： yN文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 28 nCnapZaSpnNEya?e602604?对制成的电机，Ce=pZ/60a为一个常数，称

15、为电动势常数 绕组全部有效导体数为绕组全部有效导体数为 ，所以，所以 y2ZSN?若不计饱和影响，有 ffK I?其中Kf 为比例常数 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 29 ?fafffeIGnIKCnCE?ea其中其中Gaf=CT Kf ； 为机械角速度。为机械角速度。 感应电动势的计算公式为 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 30 242eaaTaZpZTpIICIaa?其中 为电机的转矩常数，有 apZCT2?eTCC55.

16、 9?电磁转矩也可以表示为 eaffaTG I I?其中Gaf=CT Kf 二、电磁转矩的计算 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 31 第六节第六节 直流电机的运行原理直流电机的运行原理 一、直流电机的基本方程式 （一）电动势平衡方程式 若电机稳态运行，对于电动机 若电机稳态运行，对于发电机 aaaaafafaIREIRIGU?fffIRU?fffIRU?aaaaIRUE?文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 32 （二）转矩平衡方程式

17、 对于电动机： 稳态运行时 e20ddTTTJt?其中T2为负载制动转矩， T0为空载损耗转矩。 e20TTT?对于发电机： 1e0ddTTTJt?其中T1为原动机拖动转矩。 稳态运行时 1e0TTT?二、直流电动机工作特性 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 33 （一）并励直流电动机的工作特性（一）并励直流电动机的工作特性 1. 转速特性转速特性 当U=UN , If=IfN时，n=f(Ia)的关系曲线 aaeeRUnICC?其中 2. 转矩特性 当U=UN ,If=IfN时，Te=f(Ia)的关系曲线 eTa

18、TaTCIC I ?TTCC? ?3. 效率特性 当U=UN ,If=IfN时，=f(Ia)的关系曲线 2FemecCufaaac21af2 100%1()pppI RIUPPU II? ?文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 34 （二）串励直流电动机的工作特性（二）串励直流电动机的工作特性 电动势平衡方程式 eaafc()UCnIRR?电动势公式 aeaaECnC In?转矩平衡方程式 e20TTT?转矩公式 2eTaTaTCIC I ?（其中，Rfc为串励绕组电阻， aefCCK?， TTfCC K?） 2e2

19、00602PTTTTn?文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 35 （三）复励直流电动机的工作特性 例2-1 一台他励直流电动机的额定数据为： V750N?UkW1325N?PA1930N?Imin/ r200N?n电枢绕组的电阻 电刷接触压降 ?0161. 0aRV22?cU设电动机原来在额定转速和额定负载下运行，在负载的总制动转矩（包括损耗转矩）保持不变的情况下，试求 （1）在电枢回路中突然串入电阻R=0.0743,求串入电阻最初瞬间和达到稳定时的电枢电流和转速分别是多少？ 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参

20、考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 36 （2）减少电动机的励磁电流，使磁通 减少10%，当达到稳定时的电枢电流和转速分别是多少？ 解 aaac2(750 19300.01612)V717VEUI RU?a1930AI ?aaac()2750 1930 (0.01610.0743)2 V574VEUIRRU?（1）电枢回路中突然串入电阻R最初瞬间 a717VE ?acaa27507172A343A0.0161 0.0743UEUIRR?稳态时 aa574(200)r/min160r/min717EnnE?（2）磁通 减少为原来的0.9 a(1930/0

21、.9)A2145AI? ?aaac2(7502145 0.01612)V713VEUI RU? ? ?aa7131200r/min221r/min7170.9EnnE? ? ? ?文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 37 三、直流发电机的工作特性 a) 他励直流发电机 b) 并励直流发电机 c) 复励直流发电机 （一）空载运行 1 空载特性 当他励直流发电机被原动机拖动，n=nN 时，励磁绕组端加上励磁电压Uf ,调节励磁电流If0 ,得出空载特性曲线U0=f(I0)。 文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。 38 2 并励和复励直流发电机空载电压的建立 自励电压的建立有三个条件： 1）电机必须有剩磁； 2）励磁绕组并联到电枢的极性必须正确； 3）励磁回路