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1.3.3 改变励磁磁通调速 根据机械特性方程(1-14)可以知道，当U为恒定值时，调节励磁磁通Φ，也可以实现调节电动机转速的目的。额定运行的电动机，其磁路已基本饱和，因此改变磁通只能从额定值往下调，在励磁电路中接入调速变阻器Rc，通过改变励磁电流If来改变磁通Φ进行调速。 其电路图如图1-23(a)所示。 * 课题 1 直 流 电 动 机 第3讲 直 流 电 机的工作特性 3.1 直流电动机的感应电动势和电磁转矩 3.2 直流电动机的基本方程式 3.3 直流电动机的机械特性 3.4 直流电动机的调速 3.1 直流电动机的感应电动势和电磁转矩 　　1． 电枢绕组的感应电动势 　　电枢绕组的感应电动势是指直流电机正、负电刷间的感应电动势e。根据电机的工作原理， 电枢旋转时，电枢绕组线圈切割磁场，产生感应电动势。 为方便起见，可看成均匀分布的磁场，取平均值Bav，从而得出一根导线产生的电动势平均值eav eav = Bavlv （1-1） (其中，l为电枢导体的有效长度，v为电枢表面的线速度。) 　 由于， Bav =　　，v= ，总感应电动势 Ea = eav 得电枢绕组的感应电动势为： Ea =Ce n 式中Ce为电势常数。 上式表明，对于一电机，电枢感应电动势与磁通量 和转速n成正比。 eav = Bavlv （1-2） Φ Φ 3.1 直流电动机的感应电动势和电磁转矩 　　2． 电枢绕组的电磁转矩 　　电枢绕组中流过电枢电流Ia时，线圈元件流过支路电流ia,称为载流导体，受到电磁力的作用，电磁力f的方向按左手定则来确定，一根导体所受的电磁力的大小为 一根导体所受电磁力形成的电磁转矩为Tav T=Fd Tav = f f = Bavlia 式中，D为直流电机的电枢外径。 而总电枢绕组的电磁转矩 Tav为 　　 T总 = N Tav =CT Ia 式中CT为直流电机的转矩常数。 上式表明，对于一电机，电枢电磁转矩与磁通量Φ和电枢电流Ia成正比。 Tav = f Φ 第3讲 直 流 电 动 机的工作特性 3.1 直流电动机的感应电动势和电磁转矩 3.2 直流电动机的基本方程式 3.3 直流电动机的机械特性 3.4 直流电动机的调速 3.2 直流电动机的基本方程 　　1． 电动势平衡方程式 　　当电枢两端外加电压为 U 时，电枢电流为 Ia ，电枢绕组产生感应电动势 E 。根据电动机的工作原理， 电枢电流方向和电源电压一致，感应电动势E和电枢电流是反向的，所以E也称为反电动势，则直流电动机的电动势平衡方程为 U=E+RIa+2ΔUb （2-1） 式中, R为电枢回路总电阻，包括电枢电阻和电枢串联附加电阻；2ΔUb为一对电刷上的接触压降，一般为0.6～1.2V。  　　在一般定性分析中，可以将电刷接触压降计入电枢回路压降中去， 电动势平衡方程简化为 U=E+RIa （2-2） 　　2． 转距平衡方程式 　　电动机的电磁转矩T 是一个驱动转矩，当电动机恒速运行时，它必须与轴上的负载制动转矩 T2 和空载制动转矩 T0 平衡， 故 T=T2+T0 （2-3） 　　由于空载转矩T0的数值仅为电动机额定转矩的2%～5％， 因此在重载和额定负载下常忽略不计，即T≈T2。 　　3． 功率平衡方程式 　　　根据电压平衡方程（2-2），两边同乘以Ia, 即得 （2-4） 电动机将电能转变成机械能输出，不能将输入的电功率全部转换成机械功率，在转换过程中总有一部分能量消耗在电机内部，称为电机损耗。它包括机械损耗、铁心损耗、铜损耗和附加损耗。  式中,UIa为电源输入功率，EIa为电动机电磁功率，RIa2为电枢绕组上的铜损。可以写成下式: P1=PM+PCu (2-5) 其中，P1为电源输入功率；PM为电动机电磁功率；PCu为电枢绕组上的铜损。 对于并励电动机来讲，励磁回路消耗的功率也来自电源， 因此，根据式（2-5），其功率关系为 （2-6） 其中，PCu′为励磁回路消耗的功率。 电磁功率并不能全部用来输出，它必须克服机械损耗（即摩檫损耗）、铁损耗（即磁滞和涡流损耗）和附加损耗（产生的原因复杂，难以准确计算，一般取额定功率的0.5%～1%)。 这部分损耗不论电动机是否有负载，始终存在，合称为空载损耗，以P0表示。 (2-7) 其中，P2为电动机轴上的输出