1、第三章第三章直流電機(jī)的工作原理及特性直流電機(jī)的工作原理及特性重點(diǎn)掌握：重點(diǎn)掌握：了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；掌握直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；掌握直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；掌握直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)等各種特性；掌握直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)等各種特性；掌握實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的各種方法以及掌握實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的各種方法以及它們的使用場(chǎng)所。它們的使用場(chǎng)所。電機(jī)分交流和直流兩種。電機(jī)分交流和直流兩種。直流電機(jī)直流電機(jī)工作電壓或輸出的電壓為直流；工作電壓或輸出的電壓為直流；交流電機(jī)交流電機(jī)工作電壓為交流。工作電壓為交流。直流電機(jī)分直流電動(dòng)機(jī)和直

2、流發(fā)電機(jī)兩種。直流電機(jī)分直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)兩種。直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。一切電機(jī)都是以電磁感應(yīng)定律作為主要依據(jù)設(shè)計(jì)而成的。它的基本功能是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的相互轉(zhuǎn)換。直流電機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能。.直流電機(jī)v 直流電機(jī)外形直流電機(jī)的用途及優(yōu)缺點(diǎn)一、用途作勵(lì)磁機(jī)用作勵(lì)磁機(jī)用一般小于一般小于10萬(wàn)萬(wàn)kW的單機(jī)同步發(fā)電機(jī)要用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)機(jī)。的單機(jī)同步發(fā)電機(jī)要用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)機(jī)。 作電源用作電源用:直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能 信

3、號(hào)傳遞信號(hào)傳遞:直流測(cè)速發(fā)電機(jī)將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 作動(dòng)力用作動(dòng)力用:直流電動(dòng)機(jī)將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能直流電動(dòng)機(jī)將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能； 信號(hào)傳遞信號(hào)傳遞-直流伺服電動(dòng)機(jī)將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號(hào)。直流伺服電動(dòng)機(jī)將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號(hào)。 二、優(yōu)缺點(diǎn)v直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)波形較好，受電磁干擾的直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)波形較好，受電磁干擾的影響小。影響小。v直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。v直流電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力較強(qiáng)，起動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩直流電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力較強(qiáng)，起動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。較大。v由于存在換向器，其制造復(fù)雜，觸點(diǎn)之間會(huì)由于存在

4、換向器，其制造復(fù)雜，觸點(diǎn)之間會(huì)產(chǎn)生火花腐蝕，制造成本高。產(chǎn)生火花腐蝕，制造成本高。31直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示：直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示：直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機(jī)直流電機(jī)定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子主磁極主磁極換向極換向極機(jī)座機(jī)座電刷裝置電刷裝置電樞鐵心電樞鐵心電樞繞組電樞繞組換向器換向器.直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖剖面圖：電樞剖面圖：電樞1； 主磁極主磁極2；換向；換向 極極4；機(jī)座；機(jī)座6電樞鐵心沖片電樞鐵心沖片換向器：換向片換向器：換向片3； 連接片連接片4；云母環(huán)；云母環(huán)2直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)

5、部件根據(jù)電機(jī)的工作原理，直流電機(jī)的組成可分為根據(jù)電機(jī)的工作原理，直流電機(jī)的組成可分為定子定子、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子和和換換向器向器三大部分。三大部分。定子部分定子部分主要由定子鐵心和繞在上面的勵(lì)磁繞組兩部分組成。主要由定子鐵心和繞在上面的勵(lì)磁繞組兩部分組成。轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子部分主要由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。主要由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。換向器換向器由換向片和電刷組成，電刷固定在定子上，換向片與電由換向片和電刷組成，電刷固定在定子上，換向片與電樞繞組相連，換向片與電刷保持滑動(dòng)接觸。樞繞組相連，換向片與電刷保持滑動(dòng)接觸。二、基本的工作原理二、基本的工作原理為了討論直流電機(jī)的工作原理，可把復(fù)雜的直流電機(jī)

6、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為了討論直流電機(jī)的工作原理，可把復(fù)雜的直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為電機(jī)具有一對(duì)主磁極，電樞繞組只是一個(gè)線圈，線圈兩端分別聯(lián)為電機(jī)具有一對(duì)主磁極，電樞繞組只是一個(gè)線圈，線圈兩端分別聯(lián)在兩個(gè)換向片上，換向片上壓著電刷在兩個(gè)換向片上，換向片上壓著電刷A和和B。如圖所示：如圖所示：1主磁極主磁極：勵(lì)磁繞組上加上直：勵(lì)磁繞組上加上直流電壓，勵(lì)磁繞組上有勵(lì)磁電流流電壓，勵(lì)磁繞組上有勵(lì)磁電流通過(guò)，使定子鐵心產(chǎn)生固定磁場(chǎng)，通過(guò)，使定子鐵心產(chǎn)生固定磁場(chǎng)，即即定子的主要作用是產(chǎn)生主磁場(chǎng)定子的主要作用是產(chǎn)生主磁場(chǎng)。2電樞繞組電樞繞組：在固定的磁場(chǎng)中：在固定的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，主要作用是旋轉(zhuǎn)，主要作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電

7、動(dòng)勢(shì)勢(shì)或產(chǎn)生機(jī)械或產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量的，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。3、4換向器換向器：電刷固定不動(dòng)，換向片與電樞繞組一起旋轉(zhuǎn)，：電刷固定不動(dòng)，換向片與電樞繞組一起旋轉(zhuǎn)，主要作用對(duì)發(fā)電機(jī)而言是將電樞繞組內(nèi)感應(yīng)的交流電勢(shì)轉(zhuǎn)換成電主要作用對(duì)發(fā)電機(jī)而言是將電樞繞組內(nèi)感應(yīng)的交流電勢(shì)轉(zhuǎn)換成電刷間的直流電勢(shì)。對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，則是將外加的直流電流轉(zhuǎn)換為刷間的直流電勢(shì)。對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，則是將外加的直流電流轉(zhuǎn)換為電樞繞組的交變電流，并保證每一磁極下，電樞導(dǎo)體的電流的方電樞繞組的交變電流，并保證每一磁極下，電樞導(dǎo)體的電流的方向不變，以產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。向不變，以產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。3電刷電刷4換向片換向片1發(fā)電機(jī)

8、原理：發(fā)電機(jī)原理：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。直流發(fā)電機(jī)工作原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。直流發(fā)電機(jī)工作原理圖圖如圖所示如圖所示：電樞由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，在電樞線圈的兩根有效邊電樞由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，在電樞線圈的兩根有效邊ab和和cd（切割磁力線的導(dǎo)體部分）中便感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)（切割磁力線的導(dǎo)體部分）中便感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e。顯然，每一有效邊中的電動(dòng)勢(shì)是交變的，即在顯然，每一有效邊中的電動(dòng)勢(shì)是交變的，即在N極下是一個(gè)方極下是一個(gè)方向，當(dāng)它轉(zhuǎn)到向，當(dāng)它轉(zhuǎn)到S極下時(shí)是另一個(gè)方向。但是，由于電刷極下時(shí)是另一個(gè)方向。但是，由于電刷A總是同與總是同與N極下的有效邊相聯(lián)的換向片接觸，而電刷極下的有效邊相聯(lián)的換向片

9、接觸，而電刷B總是同與總是同與S極下的有效邊極下的有效邊相聯(lián)的換向片接觸，因此，在電刷間就出現(xiàn)一個(gè)極性不變的電動(dòng)勢(shì)相聯(lián)的換向片接觸，因此，在電刷間就出現(xiàn)一個(gè)極性不變的電動(dòng)勢(shì)或電壓，當(dāng)電刷之間接有負(fù)載時(shí)，在電動(dòng)勢(shì)的作用下就在電路中產(chǎn)或電壓，當(dāng)電刷之間接有負(fù)載時(shí)，在電動(dòng)勢(shì)的作用下就在電路中產(chǎn)生一定方向的電流。生一定方向的電流。注意：電刷固定在空間不動(dòng)，而半圓銅片與導(dǎo)體一起旋轉(zhuǎn)。直流發(fā)電機(jī)原理示意圖（1）直流發(fā)電機(jī)原理示意圖（2）線圈電動(dòng)勢(shì)波形tea刷間電動(dòng)勢(shì)波形tEa.結(jié)論：在電樞線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電流都是交流的。通過(guò)換向片及電刷的整流作用才變成從外部看的兩電刷間的直流電動(dòng)勢(shì)。雖然電樞線圈是旋轉(zhuǎn)

10、的且電樞線圈中的電流是交變的，但從空間上看，N極與S極下的電樞電流的方向是不變的。因此，由電樞電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)從空間上看也是一個(gè)恒定不變的磁場(chǎng).電樞線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與其電流的方向始終一致。當(dāng)接上負(fù)載時(shí)，電樞繞組中就有電流，此電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力，該電磁力使轉(zhuǎn)軸受到一個(gè)力矩，稱之為電磁轉(zhuǎn)矩，其方向是與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反的，是制動(dòng)性質(zhì)。.2電動(dòng)機(jī)原理電動(dòng)機(jī)原理：將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖：將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖如圖所示如圖所示：直流電源接在電刷之間而使電流通入電樞線圈。電流方向應(yīng)該直流電源接在電刷之間而使電流通入電樞線圈。電流方向應(yīng)該是這樣的：是這樣的：N極下

11、的有效邊中的電流總是一個(gè)方向，而極下的有效邊中的電流總是一個(gè)方向，而S極下的有效極下的有效邊中的電流總是另一個(gè)方向，這樣才能使兩個(gè)邊上受到的電磁力的邊中的電流總是另一個(gè)方向，這樣才能使兩個(gè)邊上受到的電磁力的方向一致，電樞因而轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，當(dāng)線圈的有效邊從方向一致，電樞因而轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，當(dāng)線圈的有效邊從N（S）極下轉(zhuǎn)）極下轉(zhuǎn)到到S（N）極下時(shí)，其中電流的方向必須同時(shí)改變，使電磁力的方向）極下時(shí)，其中電流的方向必須同時(shí)改變，使電磁力的方向不變，即電磁轉(zhuǎn)矩的方向不變而使轉(zhuǎn)子以不變，即電磁轉(zhuǎn)矩的方向不變而使轉(zhuǎn)子以n的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。將電刷出線端的負(fù)載改成外施直流電源，且將軸上的將電刷出線端的負(fù)載改成

12、外施直流電源，且將軸上的原動(dòng)機(jī)卸掉，換成生產(chǎn)機(jī)械。原動(dòng)機(jī)卸掉，換成生產(chǎn)機(jī)械。Bilf 結(jié)論：雖然外施電壓及電流都是直流，但在電樞繞組內(nèi)部，電雖然外施電壓及電流都是直流，但在電樞繞組內(nèi)部，電樞電流和電樞電動(dòng)勢(shì)都是交流。這是通過(guò)換向片及電刷的樞電流和電樞電動(dòng)勢(shì)都是交流。這是通過(guò)換向片及電刷的逆變作用，將外部直流變成內(nèi)部的交流。逆變作用，將外部直流變成內(nèi)部的交流。雖然電樞線圈是旋轉(zhuǎn)的且電樞線圈中的電流是交變的，但雖然電樞線圈是旋轉(zhuǎn)的且電樞線圈中的電流是交變的，但從空間上看，由電樞電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)仍是一個(gè)恒定不變的從空間上看，由電樞電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)仍是一個(gè)恒定不變的磁場(chǎng)。磁場(chǎng)。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞導(dǎo)體切

13、割磁力線也會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞導(dǎo)體切割磁力線也會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其方向與電樞電流的方向始終相反，故稱之為方向與電樞電流的方向始終相反，故稱之為反電勢(shì)反電勢(shì)。轉(zhuǎn)子是在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下才能旋轉(zhuǎn)，所以電磁轉(zhuǎn)矩的方轉(zhuǎn)子是在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下才能旋轉(zhuǎn)，所以電磁轉(zhuǎn)矩的方向是與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向一致，是向是與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向一致，是驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)從電性質(zhì)的。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)從電源輸入電能，通過(guò)電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能從軸上輸出而帶動(dòng)源輸入電能，通過(guò)電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能從軸上輸出而帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)。生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)。.對(duì)于同一臺(tái)電機(jī)，在不同的外部條件下，即可作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理，稱為電機(jī)的可逆原理。

14、電機(jī)的可逆原理，是電機(jī)理論中的普遍原理。它不僅適用于直流電機(jī)，而且也適用于交流電機(jī)。電機(jī)的可逆原理三、電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩三、電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩1.電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)E根據(jù)電磁學(xué)原理，兩電刷間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為根據(jù)電磁學(xué)原理，兩電刷間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:nKEe 式中：式中：E感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（V）；）；對(duì)磁極的磁通（對(duì)磁極的磁通（Wb）；）；n電樞轉(zhuǎn)速（電樞轉(zhuǎn)速（r/min）；）；Ke與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。直流發(fā)電機(jī)中，電動(dòng)勢(shì)的方向總是與電流的方向相同，被稱為直流發(fā)電機(jī)中，電動(dòng)勢(shì)的方向總是與電流的方向相同，被稱為電源電動(dòng)勢(shì)。電源電動(dòng)勢(shì)。直流電動(dòng)機(jī)中，電動(dòng)勢(shì)的方向總是與電流的方向相反，

15、被稱為直流電動(dòng)機(jī)中，電動(dòng)勢(shì)的方向總是與電流的方向相反，被稱為反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)。2電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩TM電樞繞組中的電流和磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，電樞繞組中的電流和磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，其大小可用如下公式表示：其大小可用如下公式表示：atM IKT式中：式中：TM電磁轉(zhuǎn)矩（電磁轉(zhuǎn)矩（Nm）；）；對(duì)磁極的磁通（對(duì)磁極的磁通（Wb）；）；Ia電樞電流（電樞電流（A）；）；Kt與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，Kt=9.55 Ke直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的作用是不同的。直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的作用是不同的。發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是阻轉(zhuǎn)矩，

16、它與電樞轉(zhuǎn)動(dòng)的方向或原動(dòng)機(jī)的是阻轉(zhuǎn)矩，它與電樞轉(zhuǎn)動(dòng)的方向或原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方向相反。因此，在等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方向相反。因此，在等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T1必須必須與發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩TM及空載損耗轉(zhuǎn)矩及空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。相平衡。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，它使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，它使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩TM必須與機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩必須與機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL及空載損耗轉(zhuǎn)矩及空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。相平衡。從以上分析可知，直流電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行和作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，從以上分析可知，直流電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行和作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，雖

17、然都產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)雖然都產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)E和電磁轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩T，但二者的作用正好相反，見表，但二者的作用正好相反，見表電機(jī)運(yùn)行電機(jī)運(yùn)行方式方式E與與I的方的方向向E的作用的作用TM的性質(zhì)的性質(zhì)轉(zhuǎn)矩之間的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系關(guān)系發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)相同相同電源電動(dòng)勢(shì)電源電動(dòng)勢(shì)阻轉(zhuǎn)矩阻轉(zhuǎn)矩T1=TM+T0電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)相反相反反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩TM=TL+T0四、直流電動(dòng)機(jī)的分類四、直流電動(dòng)機(jī)的分類直流電動(dòng)機(jī)按定子勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁方式不同可分為直流電動(dòng)機(jī)按定子勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁方式不同可分為四類四類：1.他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組由外加電源單獨(dú)供電，勵(lì)磁電流的大他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組由外加電源單獨(dú)供電，勵(lì)磁電流的大小與電

18、樞兩端電壓或電樞電流的大小無(wú)關(guān)。如圖（小與電樞兩端電壓或電樞電流的大小無(wú)關(guān)。如圖（a）所示。）所示。2.并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接，由外部電源一并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接，由外部電源一起供電。如圖（起供電。如圖（b）所示。）所示。3.串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接，由外部電源一串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接，由外部電源一起供電。如圖（起供電。如圖（c）所示）所示4.復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組分為兩部分，一部分與電樞繞組并聯(lián)復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組分為兩部分，一部分與電樞繞組并聯(lián)連接，另一部分與電樞繞組并聯(lián)連接。如圖（連接，另一部分與電樞繞組并聯(lián)連接。如圖（d）所示

19、）所示他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在 同一電源上。同一電源上。M他勵(lì)他勵(lì)UfIfIaUM并勵(lì)并勵(lì)UIfM串勵(lì)串勵(lì)UM復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)U 描述直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性的物理量端電壓U電樞電流Ia或輸出電流I勵(lì)磁電流If發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性當(dāng)I=0時(shí)，稱為空載特性。 負(fù)載特性

20、constIfIfU 調(diào)節(jié)特性 constUfIfI 外特性 constRfIfU.3.2 3.2 直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)3.2.13.2.1他勵(lì)發(fā)電機(jī)他勵(lì)發(fā)電機(jī)1.1.電原理圖電原理圖 由于獨(dú)立由于獨(dú)立U Uf f, I, If f所以負(fù)載電流所以負(fù)載電流I I等于電樞電流等于電樞電流IaIaIaIRfIfEGUR+-2.2.空載特性空載特性 當(dāng)發(fā)電機(jī)空載（當(dāng)發(fā)電機(jī)空載（Ia=0Ia=0）及轉(zhuǎn)速（及轉(zhuǎn)速（n n）不變時(shí)，輸出電勢(shì)與勵(lì)磁）不變時(shí)，輸出電勢(shì)與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線電流的關(guān)系曲線當(dāng)當(dāng)I If f 小時(shí)直線（不飽和）小時(shí)直線（不飽和） I If f 大時(shí)，大時(shí)， 彎曲（開始飽和）彎曲（開始

21、飽和） I If f 更大，更大， 平直（飽和，平直（飽和，不變）不變）EEoUoIf3.3.外特性曲線外特性曲線 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（n n）和勵(lì)磁和勵(lì)磁（）不變時(shí)，輸出電壓不變時(shí)，輸出電壓（U U）與負(fù)載電流與負(fù)載電流( I )( I )之間的關(guān)系曲線之間的關(guān)系曲線注：注：當(dāng)當(dāng)Ia RaIa U=E-IaRaIa RaIa U=E-IaRa調(diào)節(jié) R L 使負(fù)載電流達(dá) I N 值，同時(shí)調(diào)節(jié) R f （分壓器）使端電壓達(dá) U N 此時(shí)的 R f 不能再改變。曲線隨電流增加下降的原因：（1）電樞電阻壓降的存在；（2）電樞反應(yīng)去磁作用。UIUoUNoIN3.2.23.2.2并勵(lì)發(fā)電機(jī)并勵(lì)發(fā)電

22、機(jī) 1.電原理圖：電原理圖：由于由于If10（3）軟特性）軟特性 Tr，前進(jìn)時(shí)速度，前進(jìn)時(shí)速度n 為正。為正。電車由直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電車由直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，機(jī)械特性如圖所示：機(jī)械特性如圖所示：勻速走平路時(shí)（勻速走平路時(shí)（a點(diǎn)）：點(diǎn)）：輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩TM用來(lái)克服負(fù)載轉(zhuǎn)用來(lái)克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩矩Tr。在在an0段：段：TM與與n的方向相同，故為電動(dòng)狀態(tài)。的方向相同，故為電動(dòng)狀態(tài)。在在n0b段：段：TM與與n的方向相反，且工作速度大于理想空載轉(zhuǎn)速，的方向相反，且工作速度大于理想空載轉(zhuǎn)速，故電動(dòng)機(jī)工作在反饋制動(dòng)狀態(tài)。故電動(dòng)機(jī)工作在反饋制動(dòng)狀態(tài)。平路上：平路上：TM=Tr；下坡（緩）：下坡（緩）：TM+Tp=T

23、r下坡（陡）：下坡（陡）：TM+Tr=Tp2電樞電壓突然下降時(shí)的反饋制動(dòng)電樞電壓突然下降時(shí)的反饋制動(dòng)設(shè)當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電樞外加電壓為設(shè)當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電樞外加電壓為U1和和U2，且，且U1U2時(shí)的機(jī)械特性時(shí)的機(jī)械特性如圖所示：如圖所示：若電動(dòng)機(jī)工作在若電動(dòng)機(jī)工作在A點(diǎn)時(shí)將點(diǎn)時(shí)將電樞電壓突然降低為電樞電壓突然降低為U2，電動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)榍€機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)榍€2，由，由于機(jī)械慣性，工作點(diǎn)由于機(jī)械慣性，工作點(diǎn)由A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換到到B點(diǎn)。此時(shí)點(diǎn)。此時(shí)-TM-TLU2，Ia反向，反向，TM反向。反向。3在弱磁狀態(tài)下用增加磁通降速時(shí)的反饋制動(dòng)在弱磁狀態(tài)下用增加磁通降速時(shí)的反饋制動(dòng)4卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)下放重物時(shí)的反饋制動(dòng)卷

24、揚(yáng)機(jī)構(gòu)下放重物時(shí)的反饋制動(dòng)在第在第3象限，象限，n，E，（U-E），Ia，T，b點(diǎn)點(diǎn)T=0。 過(guò)過(guò)b點(diǎn)，點(diǎn)，EU，Ia反向，反向，T0，進(jìn)入反饋制動(dòng)。，進(jìn)入反饋制動(dòng)。nn0A0TLTn01UNU1他勵(lì)直流他勵(lì)直流電動(dòng)電動(dòng)機(jī)降機(jī)降壓過(guò)壓過(guò)程程中的回中的回饋饋制制動(dòng)動(dòng)機(jī)械特性機(jī)械特性5電樞電壓改變時(shí)的反饋制動(dòng)電樞電壓改變時(shí)的反饋制動(dòng)二、反接制動(dòng)二、反接制動(dòng)反接制動(dòng)具有如下特點(diǎn)：反接制動(dòng)具有如下特點(diǎn)：1）電動(dòng)機(jī)的外加電樞電壓）電動(dòng)機(jī)的外加電樞電壓U與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的方向在外界的作的方向在外界的作用下由相反變?yōu)橄嗤挥孟掠上喾醋優(yōu)橄嗤?）電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩）電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩TM與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n

25、的方向相反。的方向相反。在反接制動(dòng)中，把在反接制動(dòng)中，把改變電樞電壓改變電樞電壓U的方向的方向所產(chǎn)生的反接制動(dòng)稱所產(chǎn)生的反接制動(dòng)稱為為電源反接制動(dòng)電源反接制動(dòng)；而把；而把改變電樞電動(dòng)勢(shì)改變電樞電動(dòng)勢(shì)E的方向的方向所產(chǎn)生的反接制動(dòng)所產(chǎn)生的反接制動(dòng)稱為稱為倒拉反接制動(dòng)倒拉反接制動(dòng)。1電源反接制動(dòng)電源反接制動(dòng)設(shè)電動(dòng)機(jī)外加電樞電壓的參考方向?yàn)閳D中所示。設(shè)電動(dòng)機(jī)外加電樞電壓的參考方向?yàn)閳D中所示。當(dāng)電壓的實(shí)際方向與參考方向相同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為當(dāng)電壓的實(shí)際方向與參考方向相同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為TKKRKUn2teae當(dāng)電壓的實(shí)際方向與參考方向相相反時(shí)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為當(dāng)電壓的實(shí)際方向與參考方向相相

26、反時(shí)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為TKKRRKUn2teadae其特性曲線分別如圖（其特性曲線分別如圖（b）中的曲線）中的曲線1和曲線和曲線2所示。所示。a點(diǎn)點(diǎn)：當(dāng)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)速運(yùn)行在第一象限中特性曲線：當(dāng)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)速運(yùn)行在第一象限中特性曲線1的的a點(diǎn)時(shí)：點(diǎn)時(shí)：bc段：段：n0，Tm0，Tm0電動(dòng)電動(dòng)ce段：段：n0，IaEef段：段：|n|n 0|，IaU注意注意:由于在反接制動(dòng)期間，電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電源電壓是串由于在反接制動(dòng)期間，電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電源電壓是串聯(lián)相加的，因此，為了限制電樞電流聯(lián)相加的，因此，為了限制電樞電流，電動(dòng)機(jī)的電樞電路中必須串，電動(dòng)機(jī)的電樞電路中必須串接足夠大的限流電阻。接足夠大的限流

27、電阻。電源反接制動(dòng)一般應(yīng)用在生產(chǎn)機(jī)械要求迅速減速、停車和反向電源反接制動(dòng)一般應(yīng)用在生產(chǎn)機(jī)械要求迅速減速、停車和反向的場(chǎng)合以及要求經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的機(jī)械上。的場(chǎng)合以及要求經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的機(jī)械上。若只要求準(zhǔn)確停車的系統(tǒng)，若只要求準(zhǔn)確停車的系統(tǒng)，反接制動(dòng)不如能耗制動(dòng)方便。反接制動(dòng)不如能耗制動(dòng)方便。2倒拉反接制動(dòng)倒拉反接制動(dòng)電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性和電樞回路串接電阻和曲線電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性和電樞回路串接電阻和曲線2所示。所示。現(xiàn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩，機(jī)械特性如圖（現(xiàn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩，機(jī)械特性如圖（b）中的曲線）中的曲線3所所示。示。a點(diǎn)點(diǎn)：重物勻速上升。：重物勻速上升。Tm0，n0，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)

28、工作在電動(dòng)狀態(tài)。cd段段：Tm0，n0，電動(dòng)機(jī)工作在，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)。由于電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速沿著曲線由于電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速沿著曲線2下降。下降。db段段：當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到：當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到0時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩TM仍然小仍然小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，所以，在位能負(fù)載的作用下，電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)，直，所以，在位能負(fù)載的作用下，電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)，直到平衡點(diǎn)到平衡點(diǎn)b而穩(wěn)定運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)勻速下放重物。而穩(wěn)定運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)勻速下放重物。電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)機(jī)在db段：段：Tm0，n0，電動(dòng)機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)。，電動(dòng)機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)。常稱這種制動(dòng)狀態(tài)為常稱

29、這種制動(dòng)狀態(tài)為倒拉制動(dòng)狀態(tài)。倒拉制動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)進(jìn)入倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)必須有位能負(fù)載反拖電動(dòng)機(jī)，同時(shí)電樞回路要串入較大的電阻。在此狀態(tài)中，位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩是拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，它抑制重物下放的速度，使之限制在安全范圍之內(nèi)，這種制動(dòng)方式不能用于停車，只可以用于下放重物。反接制動(dòng)時(shí)的能量關(guān)系反接制動(dòng)時(shí)的能量關(guān)系( 1 ) 電壓反接制動(dòng)時(shí)電壓反接制動(dòng)時(shí) 說(shuō)明從電源吸收電說(shuō)明從電源吸收電能能 說(shuō)明電動(dòng)機(jī)說(shuō)明電動(dòng)機(jī)從負(fù)載吸收機(jī)械能使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)從負(fù)載吸收機(jī)械能使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。化為電能。 上述兩部分能量加在一起消耗在電樞回路的電上述兩部分能量加在一起消

30、耗在電樞回路的電阻上。阻上。00 , 0aaUIIU00 , 00aaaaIEIEn( 2 ) 電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)時(shí)電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)時(shí) 說(shuō)明從電源吸收電能說(shuō)明從電源吸收電能 說(shuō)明從負(fù)載吸收機(jī)械能說(shuō)明從負(fù)載吸收機(jī)械能上述兩部分能量全部消耗在電樞回路的電阻上，其能上述兩部分能量全部消耗在電樞回路的電阻上，其能量關(guān)系同電壓及制動(dòng)時(shí)一樣量關(guān)系同電壓及制動(dòng)時(shí)一樣。00 , 0000 , 0aaaaaaIEIEnUIIU三、能耗制動(dòng)三、能耗制動(dòng) 電阻越小，產(chǎn)生的反向電流越大，制動(dòng)越快。電阻越小，產(chǎn)生的反向電流越大，制動(dòng)越快。當(dāng)切斷電源接入電阻后，工作點(diǎn)由當(dāng)切斷電源接入電阻后，工作點(diǎn)由a點(diǎn)轉(zhuǎn)到點(diǎn)轉(zhuǎn)到b點(diǎn)。點(diǎn)。bo

31、段：段：Tm0，能耗制動(dòng)。，能耗制動(dòng)。反饋制動(dòng)：反饋制動(dòng)：nTn0；EUN，UE反接制動(dòng)：反接制動(dòng)：nT0；nn0；1、U0, U和和E同向同向;2、Ra,E0能耗制動(dòng)：能耗制動(dòng)：nT0；n0=0；U=01.能耗制動(dòng)實(shí)現(xiàn)及機(jī)械特性能耗制動(dòng)實(shí)現(xiàn)及機(jī)械特性(1)實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)方法：a.電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài) 接觸器KM1閉合，轉(zhuǎn)矩閉合，轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n相同方向，電樞相同方向，電樞電流與反電勢(shì)方向相反，電流與反電勢(shì)方向相反，電機(jī)運(yùn)行在電機(jī)運(yùn)行在A點(diǎn)。點(diǎn)。b.能耗制動(dòng)能耗制動(dòng) 接觸器KM2閉合閉合(電機(jī)原電機(jī)原運(yùn)行在運(yùn)行在A點(diǎn)點(diǎn))，電樞脫離電源，電樞脫離電源經(jīng)電阻經(jīng)電阻R將電樞短接。將電樞短接。UfIf

32、RfM-RKM1KM2UN+-IaIaEaTTn能耗制動(dòng)原理接線圖（2）能耗制動(dòng)分析）能耗制動(dòng)分析 U=0,由于電機(jī)慣性，由于電機(jī)慣性，n0，Ea0，在反電動(dòng)勢(shì)在反電動(dòng)勢(shì)Ea作用下產(chǎn)生電樞電流作用下產(chǎn)生電樞電流Ia反向，電反向，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也反向。這時(shí)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也反向。這時(shí)IB=-Ea/(R+Ra)。IB與原來(lái)的與原來(lái)的IA方向相反，方向相反，TB反向，與反向，與n相反相反,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)速下降，當(dāng)n=0，停車。，停車。（3）能耗制動(dòng)特性）能耗制動(dòng)特性T(I)TB(IB)BAn0TL(IL)C0-TLnRaRa+Rad位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩反抗性負(fù)載轉(zhuǎn)矩他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)機(jī)械特性（4）特性方程及制

33、動(dòng)電阻）特性方程及制動(dòng)電阻 特性是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，在第二象限，特性是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，在第二象限，特性斜率取決于能耗制動(dòng)電阻特性斜率取決于能耗制動(dòng)電阻 Rad。20 , aadaadeTNeNRRRRUnTnIK KK 或分析分析 Rad越大，特性越斜，越大，特性越斜，Rad越小，特性越越小，特性越平，但平，但Rad不能太小，否則在制動(dòng)瞬間會(huì)產(chǎn)生不能太小，否則在制動(dòng)瞬間會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的沖擊電流，取過(guò)大的沖擊電流，取IB=(22.5)IN，IB為制動(dòng)為制動(dòng)瞬間的電樞電流，設(shè)制動(dòng)瞬間電勢(shì)為瞬間的電樞電流，設(shè)制動(dòng)瞬間電勢(shì)為EB，有：有：當(dāng)制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速大于或等于當(dāng)制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速大于或等于nN時(shí)，認(rèn)為時(shí)，認(rèn)為EB與與U近似相等。近似相等。aBBadRIER2.能耗制動(dòng)運(yùn)行能耗制動(dòng)運(yùn)行3.能耗制動(dòng)特點(diǎn)能耗制動(dòng)特點(diǎn)(i)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)時(shí)U=0，n0=0，直流電動(dòng)機(jī)脫離電網(wǎng)變成直，直流電動(dòng)機(jī)脫離電網(wǎng)變成直流發(fā)電機(jī)單獨(dú)運(yùn)行，把系統(tǒng)存儲(chǔ)的動(dòng)能，或位能流發(fā)電機(jī)單獨(dú)運(yùn)行