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第一章 直流电动机原理 直流电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用而发生运动的原理工作的。电流流过线圈，在磁场的作用下线圈产生转矩，使电动机旋转。从能量角度上讲，直流电动机是一种机电能量转换元件，其作用是将电能转换为机械能。要对直流电动机进行调速控制，首先需要分析直流电动机的运行过程及其特点。 1.定子：主磁极、换向磁极、机座、端盖、电刷装置； 2.转子：电枢铁心、电枢绕组、换向装置、风扇、转轴 3.气隙 二、直流电机的励磁方式 1.定义：主磁极的激磁绕组所取得直流电源的方式； 2.分类：以直流发电机为例 分为：他激式和自激式（包括并激式、串激式和复激式） ? ? 他激：激磁电流较稳定；并激：激磁电流随电枢端电压而变；串激：激磁电流随负载而变，由于激磁电流大，激磁绕组的匝数少而导线截面积较大；复激：以并激绕组为主，以串激绕组为辅。 **说明：为了减小体积，小型直流电机采用永磁式。 三、型号和额定值 1.型号： Z 2-9 2 铁心长度代号 机座号 第二次改型设计 直流 2.额定值 ①额定功率：发电机PN：输出电功率；电动机PN：输出机械功率； ②额定电压：UN； ③额定电流：IN； ④额定值之间的关系：发电机：PN= UN IN； 电动机：PN= UNINηN 二、直流电机运行原理 ▲　直流发电机：实质上是一台装有换向装置的交流发电机； 原理：导体切割磁力线产生感应电动势 e=BLV； ▲ 直流电动机：实质上是一台装有换向装置的交流电动机； 原理：带电导体在磁场中受到电磁力的作用并形成电磁转矩，推动转子转动起来，f=BiL 。 **说明：直流电机是可逆的，它们实质上是具有换向装置的交流电机。 1、直流电动机的电枢电动势 直流电动机运行时，当电枢绕组导体在磁场中作相对运动时，将会产生感应电动势，该感应产生在直流电动机的电枢上，又称电枢电动势或反向电动势，其大小为： 其中 e 电动机的电势常数，取决于电动机的结构； Φ 电动机内部的磁通； n 电动机的转速。 由此可见，对于直流电动机来说，其电枢电动势E正比于磁通?和转速n。当直流电机工作于发电机状态时，其产生的电动势的大小也可以这样计算。 在闭环系统中使用的测速发电机TG也是使用这样的原理来工作的：转速和TG输出的电动势成正比关系。转速越高，测速发电机输出的电压越高。 直流电动机的可以把直流电动机等效成的电路 可得电势平衡方程 （1-2） 从电压平衡方程中可以看出，直流电机处于 3、直流电动机转速方程 将式代入电压平衡方程可得： 整理即得电动机的转速方程： 式（1-3）直流调速中最重要的一个方程，它直接揭示了直流电动机的转速与哪些参数有关。直流电动机的机械特性曲线也可以从此式中推导出来。 直流电动机中的电流 直流电动机产生转矩的原因就是电枢上有电流流过，产生力。由力的计算式可知，电动机输出的电磁转矩与电枢电流直接相关。 直流电动机电磁转矩与电流的关系： 其中 C可以通过限制电动机的电枢电流来限制电动机输出的转矩这是一个非常重要的概念，即直流电动机系统中，电流直接代表了直流电动机输出转矩（负载）的大小。 这也可以用来解释为什么一般情况下直流电动机负载增加以后转速会下降：当负载增加，电流增大，根据转速方程， 5、直流电动机的机械特性 1.定义：当 时， 2.并激电动机的机械特性： 若忽略电枢反应，，则为一直线； n n0 β 1（硬） ? 2（软） ? Tem **说明：①n0为理想空载转速；②β大，机械特性硬；β小，机械特性软。 6、直流电动机的起动 1.定义：从静止到稳定运行； 2.要求：①尽量大；②小 3.直接起动电流：n=0,Ea=0时，，一般为10～20倍； 4.限制起动电流的方法：①电枢回路中串接起动电阻； ②降低电压。 5.起动方法：①全压起动（直接起动）； ②电枢回路串联电阻起动； ③降低电压。 7、直流电动机的调速 1.公式： 2.调速方法：①改变电枢端电压调速（调压调速） ②改变电枢回路调节电阻Ra；（串电阻调速） ③改变If……弱磁调速；（削弱磁场调速） ①改变电源电压Ud调速，调压调速装置的种类很多，从最早的G-M系统，到广泛使用的V-M系统。现在随着电力电子技术的发展，小功率的直流调压调速系统