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* 8.1 直流电机的构造 8.2 直流电机的基本工作原理 8.3 直流电动机的机械特性 8.4 并励电动机的起动与反转 8.5 并励（他励）电动机的调速 第八章 直流电动机 直流电机的应用： 轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床等调速范围大的大型设备,蓄电池的充电、同步电动机励磁、电镀和电解等。 直流电机的特点： 优点：调速性好，起动转矩大。 缺点：结构复杂，维修不便。 直流电机概述 直流电机： 直流发电机：将机械能转换为直流电能； 直流电动机：将直流电能转换为机械能； 8.1 直流电机的构造 组成：磁极、电枢、换向器。 1、磁极（定子）: 产生固定磁场 极心： 放置励磁绕组，通入直流励磁电流，产生固定磁场。 极掌： 使空气隙中磁感应强度的分布最合适。 永磁式：由永久磁铁做成。 励磁式：磁极上绕线圈，然后在线圈中 通过直流电，形成磁场。 2、电枢（转子）: 产生感应电动势 铁心：表面有冲槽，放置电枢绕组。 电枢绕组：工作时接直流电源。 3、换向器: 使电枢绕组与外电路连接。 换向器与电枢转轴紧固在一起，电枢绕组按一定规则与换向片连接。 换向器表面用弹簧压着固定电刷，使转动的电枢绕组与外电路相连。 U + – N S 电刷 换向片 I I 注意：换向片和电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。电刷压在换向片上。 8.2 直流电机的基本工作原理 N S 一、发电机运行工作原理 电枢绕组 换向器 电刷 n i + _ F 原动机驱动电枢旋转，电枢绕组两根有效边切割磁力线 ? 产生感应电动势 ? N极下感应电动势方向不变 电刷固定，不随电枢转动，所以在电刷之间形成了极性不变的电动势。 换向器将发电机电枢绕组内的交变电动势换成电刷之间的极性不变的电动势。 感应电动势： 电磁转矩： 阻转矩。 i e i e 二、电动机运行工作原理 在电刷之间加入直流电 i i N S U + _ n F F e e 将直流电源接在两电刷之间，电流通过电枢线圈? ? N、S极下的有效边的电流方向固定? ?产生的磁场力方向一致 ?电枢转动? ?产生与外加电压方向相反的感应电动势： 反电动势 驱动转矩 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。 1. 电枢中的感应电动势 电枢反电动势E的大小和磁通、转速成正比，若想改变E，只能改变? 或 n i i N S U + _ n F F e e KE：与电机结构有关 n：电动机转速 ? ：磁通 的常数 2. 电枢回路电压平衡方程 E与通入的电流方向相反，所以称反电势。 式中：U — 外加电压 Ra — 电枢绕组电阻 M Ra Ia E + – + – U KT：与线圈的结构有关的常数 （与线圈大小，磁极的对数等有关） ? : 线圈所处位置的磁通 Ia：电枢绕组中的电流 3. 电磁转矩 由转矩公式可知： 1) 产生转矩的条件：必须有励磁磁通和电枢电流。 2) 改变电机旋转的方向：改变电枢电流的方向或者 改变磁通的方向。 驱动转矩 4. 转矩平衡关系 电磁转矩T为驱动转矩，在电机运行时，必须 和外加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即 T2： 负载转矩 T0 ：空载转矩 当负载转矩T2发生变化时，通过电机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩自动调整，以实现新的平衡。 转矩平衡过程： 转矩平衡方程 T E E和Ia方向 电动机运行 发电机运行 相同 相反 电源电动势 反电动势 驱动转矩 阻力转矩 T1=T0+T T=T2+T0 T1—驱动转矩 T0—空载损耗转矩 直流电机两种运行状态的对比 8.3 直流电动机的机械特性 直流电动机的分类： 他励：励磁和电枢绕组的电源独立。 并励：励磁和电枢绕组并联。 串励：励磁和电枢绕组串联。 复励：励磁和电枢绕组一部分串联、一部分并联。 M 他励 Uf If Ia U M 并励 U If M 串励 U M 复励 U 直流电动机的三个方程： 电磁转矩: 反电动势: 电压、电流关系： T=kT?Ia E=kE? n U=IaRa +E 二、并励电动机的机械特性 M Ia If Rf + _ E + _ U I （1）电压电流关系： U=IaRa +E Rf包括励磁绕组的电阻和励磁调节电阻Rf 电枢电流： 励磁电流： 总电流： I=Ia+If ? Ia 由 知，当U、Rf一定时，If一定， If 产生的磁通?一定。 T=kT?Ia