专升本《电机学》直流电机部分

1、沈阳工程学院沈阳工程学院2013专升本专升本电机学电机学课程辅导讲义课程辅导讲义（直流电机部分）（直流电机部分）王东瑞编王东瑞编考纲：五、直流电机1. 掌握直流电机的基本工作原理和额定值；v主要知识点：v（一）直流电机的工作原理1.直流发电机结论：直流发电机是将内交流转换为外直流的交流发电机2.直流电动机结论：直流电动机是将外直流转换为内交流的交流电动机（二）额定值NP1额定功率额定功率 （W、kW）发电机：指电刷端输出的电功率；发电机：指电刷端输出的电功率；电动机：指轴上输出的机械功率。电动机：指轴上输出的机械功率。指电机额定运行时的输出功率指电机额定运行时的输出功率3. 额定电流额定电流指

2、电机额定运行时电枢出线中的电流。指电机额定运行时电枢出线中的电流。 （A）NI2. 额定电压额定电压NU指电机额定运行时电枢出线端的电压。指电机额定运行时电枢出线端的电压。 （V）NNNUPI发电机：发电机： NNNNUPI电动机：电动机： 例题：v1.直流电机实质上是一台具有（换向）装置的交流电机，直流发电机的换向装置的作用是（ 将电机内部交流电转换为外部的直流电），直流电动机换向装置的作用是（将电机外部直流电转换为内部的交流电）。v2.直流电动机PN=15kW，UN=110V，nN=1500r/min， N=0.85，其额定运行时电网输入的电功率为（ 17.68 ）kw，额定电流IN=（

3、160.4 ）A考纲:2. 掌握直流电机的励磁方式和电枢反应的性质；v主要知识点（一）直流电机的励磁方式 他励他励 并励并励 串励串励 复励复励励磁方式分四种：励磁方式分四种：（以发电机为例）（以发电机为例）v（二）直流电机的电枢反应性质v1.1.电刷在几何中性线时：交轴电枢反应电刷在几何中性线时：交轴电枢反应v特点特点：（：（1 1）使气隙磁场发生畸变 v （2）对主磁场起去磁作用（磁路饱和）v2.2.当电刷不在几何中性线上时当电刷不在几何中性线上时电刷顺转向偏移电刷顺转向偏移电刷逆转向偏移电刷逆转向偏移发电机发电机交轴和直轴去磁交轴和直轴去磁交轴和直轴助磁交轴和直轴助磁电动机电动机交轴和直

4、轴助磁交轴和直轴助磁交轴和直轴去磁交轴和直轴去磁v例题：1.直流电机的励磁方式有他励、并励、（ 串励 ）和（ 复励 ）四种方式。v2. 直流电机电枢反应的定义是（电枢磁动势对励磁磁动势的作用），当电刷在几何中的性线时，电动机产生（交轴）性质的电枢反应，其结果使（气隙磁场发生畸变）和对（主磁场去磁作用），物理中性线逆电枢旋转方向偏移。v3. 直流发电机电刷在几何中性线上，如果磁路不饱各，这时 电枢反应是（ ）。v 去磁； 助磁； 不去磁也不助磁。考纲：3. 掌握直流电机的电磁关系v主要知识点：（一）电枢电动势与电磁转矩在发电机中在发电机中: 为电源电动势，向外输出直流电流为电源电动势，向外输出直

5、流电流 , aEaIaIaE与与 同方向。同方向。emT为制动转矩。为制动转矩。emTn与与反方向，反方向，在电动机中在电动机中: 为反电动势。为反电动势。aEaEaI与与 反方向，反方向，emT为驱动转矩，驱动转子旋转，为驱动转矩，驱动转子旋转，emTn与与同方向。同方向。 nCnapNEea60电枢电动势的计算公式：电磁转矩的计算公式：aemIapNT2aTIC （二）直流发电机和直流电动机的电动势平衡方程 发电机发电机 faaaaIIIRIUE）（UEa电动机电动机faaaaIIIRIEU)(UEa（三）功率平衡和转矩平衡关系1.功率平衡2.转矩平衡emTTT01emPpP01发电机发电

6、机 20TTTem20PpPem电动机电动机v例题：1.直流发电机电枢电动势 的性质为（ 电源电动势 ）电动势，电磁转矩 的性质为（ 制动 ）转矩；而直流电动机电枢电动势 的性质为（ 反 ）电动势，电磁转矩 的性质为（ 驱动 ）转矩.v2.直流发电机和电动机除能量转换关系不同外，还表现于发电机的电动势 比端电压 （ 高 ）；而电动机的电动势 比端压 （ 低 ）。v3. 直流电机的电磁转矩是由（每极气隙磁通量）和（电枢电流）共同作用产生的。 aEemTaEemTaEUaEU考纲：4. 掌握直流发电机的运行特性和直流电动机的工作特性和运行性能。主要知识点：（一）直流发电机的外特性所以并励比他励发电

7、机端电压下降较多。所以并励比他励发电机端电压下降较多。外特性下降原因：外特性下降原因：fI他励时他励时 不变，不变，UIRIaUEIUaf并励时并励时 UIRIa（二）并励直流发电机的自励条件1电机主磁极中有剩磁2 2并联在电枢绕组两端的励磁绕组极性要正确3 3励磁回路的总电阻小于该转速下的临界电阻（三）直流电动机的起动 ,st要要小小要要足足够够大大， ITst要求：要求：Nst)5 . 22(II 通通常常 起动前应将励磁调节电阻短接，使磁通最大起动前应将励磁调节电阻短接，使磁通最大，Tst 最大最大, 或在保证或在保证Tst足够大的条件下，尽量减小足够大的条件下，尽量减小Ist。aTem

8、ICT 根据根据起动方法：起动方法：直接起动；直接起动；电枢回路串变阻器起动；电枢回路串变阻器起动； 降压起动。降压起动。（四）直流电动机的调速1 1电枢串电阻调速电枢串电阻调速 特点：增大电阻，转速下调。特点：增大电阻，转速下调。2 2降低电源电压调速降低电源电压调速 特点：降低电压，转速下调。特点：降低电压，转速下调。3 3减弱磁通调速减弱磁通调速 特点：减弱磁通，转速上调。特点：减弱磁通，转速上调。 恒转矩负载时恒转矩负载时，由于由于 不变，不变，所以调速前后所以调速前后 Ia 不变。不变。常数常数 aTICTem 恒转矩负载时恒转矩负载时，由于由于 不变，不变，所以调速前后所以调速前后

9、 Ia 不变。不变。常数常数 aTICTem 恒转矩负载时恒转矩负载时，由于由于 下降，下降，所以调速后所以调速后 Ia 增大。增大。常数常数 aTICTem （五）直流电动机的反转T Temem方向决定了方向决定了n n 的方向，改变的方向，改变T Temem方向即可改变电动机的转向。方向即可改变电动机的转向。1. 保持保持 If 方向不变，方向不变，改变改变 Ia 方向方向，即对调电枢绕组接入电，即对调电枢绕组接入电源的两出线端；源的两出线端；2. 保持保持 Ia 方向不变，方向不变，改变改变 If 方向方向，即对调励磁绕组接入电，即对调励磁绕组接入电源的两出线端。源的两出线端。aTICT

10、 em根据根据可得改变转向的方法：可得改变转向的方法：v例题：v1. 一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励（错） v2. 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。（ 错 ）v3. 如果并励直流发电机的转速上升20 % ，则空载时发电机的端电压U0升高（ ）。v 20%； 大于20%； 小于20%。v4.直流电动机的调速方法有电枢串电阻调速、（降压）调速和（弱磁）调速三种。 5. 直流电动机的起动方法有（降压起动）、（电枢回路串电阻起动）。v6.改变直流电动机的转向的方法有（改变电枢电流方向）和（ 改变励磁电流方向）两种方法。 7.试比较他励和并励直流发电机的外特性有何不同。并说明影响曲线形状的因素。 答：并励直流发电机的外特性比他励软。 他励：影响因素有两个 随着Ia增加，IaRa增加，使U下降； 随着Ia增加，电枢反应附加去磁作用增强，使磁通 减少，电枢电动势Ea减少，最后使U下降。 并励：影响因素有三个 随着Ia增加，IaRa增加，使U下降； 随着Ia增加，电枢反应附加去磁作用增强，使磁通 减少，电枢电动势Ea减少，最后使端电压U下降； 而端电压U下降，又使If下降，磁通下降，电枢电动势Ea进一步减少，端电压U进一步下降。 v8.简述并励直流发