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直流发电机的工作原理 直流电机的结构 直流电动机和直流发电机在构造上是相同的； 直流电机主要由定子和转子两部分组成； 定子部分包括：机座、主磁极、换向极、 　电刷装置等； 转子部分包括：电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等。 直流电机的铭牌参数 额定功率 ：表示电机输出的额定机械功率或电功率 。 额定电压 ：电机处于额定工作状态时，电机的电枢绕组两出线端子间的平均电压 。 额定电流 ：电机在额定运行状态时，电枢绕组所允许的电流值 。 额定转速 ：电机在额定运行状态下转子的转速 。 额定励磁电流 ：电机在额定运行状态条件下，主磁极励磁绕组中的电流值。 直流电动机的起动 直流电动机不允许在额定电压UN下直接起动。因为： 1.起动电流大 直流电动机的起动方法 直流电动机的起动方法 直流他励电动机的反转 根据直流电动机工作原理图可知：要实现电机的反转，电磁转矩T必须反向。而实现电磁转矩反向可采用下面两种办法： 将电枢绕组所加电压U的极性反接，这样电流I也将反向，电磁转矩也跟着改变方向，电机反转。 将励磁绕组所加电压Uf极性反接，主磁通方向反向，电磁转矩也反向，电机反转。 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 ? : 线圈所处位置的磁通 Ia：电枢绕组中的电流 3. 电磁转矩 直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁通?相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的电磁转矩公式为 T=KT ?Ia 直流电机 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 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。 转矩平衡过程 T2: 机械负载转矩 T0: 空载转矩 直流电机 起动时,n =0 ? 2.起动转矩大 起动电流大会使换向器产生严重的火花,烧坏换向器； 起动时，起动转矩为(10-20)TN , 造成机械冲击，使传动机构遭受损坏，一般Ias限制在(1.5-2.5)IN。 直流电机 对于并励和他励电动机来说，限制电枢电流的方法有两种： (1)在电枢回路中串入附加电阻 电枢绕组等效电路　 适当选择电阻R的数值，就可以将起动电流限制在允许的范围内(一般均为1.5～2.5倍额定电流)。一般情况，在起动过程中，电机电枢回路所串的起动电阻是逐级切换的。当电机转速接近额定转速时，将R全部切换掉。 直流电机 (2)改变电源电压——降压起动 起动时用降低电源电压U来限制起动电流，以后随着电动机转速的升高，逐步增加电源电压的数值，一直到电动机在全压下正常运行。这种方法的优点是能量损耗小，效率高，另外可以实现平滑、无级起动，使平稳性大大提高。 直流电动机在起动和工作时，励磁电路一定要接通,不能让它断开,而且起动时要满励磁。否则，磁路中只有很少的剩磁，可能产生事故。 注意事项 直流电机 直流电动机的运行特性 直流电动机在正常运行时，虽然电源电压U和励磁电阻保持不变，但随着励磁方式不同，电动机的转矩、转速和机械特性有很大的区别。 一、并励电动机 1. 转矩特性 Ia U M + _ If + _ I E 由图可求得 直流电机 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 T=KT ?Ia = KT Ia 即：并励电动机的磁通 ? = 常数，转矩与电枢电流 成正比。 0 T Ia 直流电机 2. 转速特性 由以下公式 求得 n 0 T Ia 式中： n0 直流电机 求得 Ia U M + _ If + _ I E 3. 机械特性 直流电机 式中： n= f (T) 特性曲线 n0 nN TN 并励电动机在负载变化时， 转速 n 的变化不大—硬机械特性（自然特性）。 n 0 T ? n ?nN很小，大约为3%~8% 直流电机 二、串励电动机 1. 转矩特性 当Ia较小时，铁心不饱和 串励 U Ia + _ If M 特点： 当Ia较大时，铁心饱和 与并励类似 直流电机 2. 转速特性 当Ia较小时， 可得 根据 当Ia较大时，铁心饱和，与并励类似。 从上式可见，当轻载时串励电动机的转速急剧上升，将导致电动机的损坏，所以串励电动机不允许轻载运行，一般最低负载不小于额定负载的30% n 0 T Ia 直流电机 求得 3. 机械特性 串励电动机在负载变化时， 转速 n 的变化大—软机械特性（自然特性）。 适合于拖动启动频繁、负