第1章直流電機(jī)電機(jī)是利用電磁作用原理進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械裝置。直流電機(jī)能將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或?qū)C(jī)械能換轉(zhuǎn)為直流電能。將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的叫做直流電動機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能的叫做直流發(fā)電機(jī)。1直流電動機(jī)的主要優(yōu)點是啟動和調(diào)速性能好，過載能力大，因此應(yīng)用于對啟動和調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械，例如電力機(jī)車，造紙機(jī)和紡織機(jī)械等直流發(fā)電機(jī)主要用作直流電源，供給直流電動機(jī)，電解，電鍍等所需的直流電能。直流電機(jī)的主要缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用有色金屬多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價格昂貴，運行可靠性差21.3直流電機(jī)的電樞繞組1.1直流電機(jī)的基本工作原理1.4直流電機(jī)的磁場目錄1.2直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，額定值和主要系列1.5直流電動機(jī)1.6直流發(fā)電機(jī)1.7直流電機(jī)的換向31.1直流電機(jī)的工作原理45（二）直流發(fā)電機(jī)的工作原理1.1直流電機(jī)的工作原理6圖1.1

直流電動機(jī)的工作原理圖7圖1.2

直流發(fā)電機(jī)的工作原理圖81.2直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、額定值和主要系列1.2.1直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)(1)定子：產(chǎn)生磁場并作為機(jī)械支撐1)主磁極：建立主磁場2)換向極:改善換向，減小產(chǎn)生火花3)機(jī)座：電機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)架4)電刷裝置：用以引出或引入直流電壓或電流910112)轉(zhuǎn)子(電樞)部分1)電樞鐵芯：主磁路的一部分，電樞繞組的支撐部件2)電樞繞組：直流電機(jī)的電路部分，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢。3)換向器：在直流電動機(jī)中，使得流入磁極下的電流方向保持不變，從而電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變；在直流發(fā)電機(jī)中，能將電樞線圈中產(chǎn)生的交變電動勢轉(zhuǎn)換為直流電動勢。4)轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的支撐作用，具有一定的強度和剛度。1213141.2.2直流電機(jī)的額定值為了保證電機(jī)安全而有效地運行，電機(jī)制造廠都對它所生產(chǎn)的電機(jī)工作條件加以規(guī)定。電機(jī)按制造工廠所規(guī)定的條件工作的情況，叫額定工作情況。表征電機(jī)額定工作情況的各種數(shù)據(jù)叫做額定值。直流電動機(jī)型號Z3-95產(chǎn)品編號7009結(jié)構(gòu)類型勵磁方式他勵功率30kW勵磁電壓220V電壓220V工作方式連續(xù)電流160.5A絕緣等級定子B轉(zhuǎn)子B轉(zhuǎn)速750r/min重量685kg標(biāo)準(zhǔn)編號JB1104-68出廠日期年月15額定條件下電機(jī)所能的供給功率指電刷間輸出的額定電功率發(fā)電機(jī)指軸上輸出的額定機(jī)械功率電動機(jī)發(fā)電機(jī)：是指輸出額定電壓；電動機(jī)：是指輸入額定電壓。在額定工況下，電機(jī)出線端的平均電壓在額定電壓下，運行于額定功率時對應(yīng)的電流在額定電壓、額定電流下，運行于額定功率時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速.對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時的勵磁電流電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù)，如勵磁電壓、出廠日期、出廠編號等。16

此外，電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù)，如勵磁電壓、出廠日期、出廠編號等。

電機(jī)運行時，所有物理量與額定值相同——電機(jī)運行于額定狀態(tài)。電機(jī)的運行電流小于額定電流——欠載運行；運行電流大于額定電流——過載運行。長期欠載運行將造成電機(jī)浪費，而長期過載運行會縮短電機(jī)的使用壽命。電機(jī)最好運行于額定狀態(tài)或額定狀態(tài)附近，此時電機(jī)的運行效率、工作性能等比較好。17[例1-1]一臺直流發(fā)電機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：PN＝200kW，UN＝230V，nN＝1450r/min，ηN＝90％，求該發(fā)電機(jī)的額定電流和輸入功率各為多少?

解：上一頁下一頁返回18[例1-2]一臺直流電動機(jī)額定數(shù)據(jù)如下：PN＝160kW，UN=220V，nN＝1500r/min，ηN＝90％，求額定電流和輸入功率各為多少?解：

上一頁下一頁返回191

結(jié)構(gòu)相同，用途相似，容量遞增的一系列電機(jī)構(gòu)成一個系列。我國目前生產(chǎn)的主要有以下系列型號：

Z2-92

鐵心長度代號機(jī)座號第二次改型設(shè)計直流

Z2系列功率范圍為0.4-200KW,轉(zhuǎn)速范圍為600-3000Z3，Z4系列是一般用途中小型直流電機(jī)的新產(chǎn)品。與Z2相比，體積小，重量輕，慣量小，調(diào)速范圍大，還適用于靜止的整流電源供電。

ZD2，ZF2系列是一般用途的中型直流電機(jī)，ZD2是中型直流電動機(jī)，ZF2是中型直流發(fā)電機(jī)，功率范圍為55-1000KW,轉(zhuǎn)速范圍為900-155ZZF系列是起重冶金用直流電動機(jī)，功率范圍為3-30KW,轉(zhuǎn)速范圍為900-15501.2.3直流電機(jī)的主要系列201.3直流電機(jī)的電樞繞組電樞繞組是直流電機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐，電樞繞組的名稱由此而來，并為此把直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子稱為電樞電樞繞組由許多線圈（元件）按一定規(guī)律鏈接而成。按鏈接規(guī)律不同可以分為單疊繞組和單波繞組等多種形式。(1)電樞繞組元件(2)節(jié)距：表征電樞繞組本身和元件之間鏈接規(guī)律的數(shù)據(jù)為節(jié)據(jù)。1.3.1元件與節(jié)距21圖1.12

電樞繞組元件1端接部分2有效邊3末端4換向片5首端

元件一般放在電樞槽中，線圈嵌入槽內(nèi)的部分稱為有效邊，伸出槽外的部分稱作端接部分。每個元件由兩個出線端。，均與4相連22

（1）第一節(jié)距y1：一個元件的兩個有效邊在電樞表面跨過的距離。（2）第二節(jié)距y2：連至同一換向片上的兩個元件中第一個元件的下層邊與第二個元件的上層邊間的距離。（3）合成節(jié)距y：連接同一換向片上的兩個元件對應(yīng)邊之間的距離。（4）換向節(jié)距yk：同一元件首末端連接的換向片之間的距離。23元件數(shù)等于換向片數(shù)等于槽數(shù)虛槽數(shù)與實槽數(shù)之間的關(guān)系極距：一個磁極在電樞圓周上所跨的距離24后一元件的端接部分緊疊在前一元件的端接部分之上，稱為疊繞組首末端之間的距離接近兩個極距，兩個元件串聯(lián)起來稱波浪形，稱為波繞組251.4直流電機(jī)的磁場直流電機(jī)無論是作發(fā)電機(jī)運行還是作電動機(jī)運行，都必須具有一定強度的磁場，所以磁場是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的媒介。直流電機(jī)產(chǎn)生磁場的勵磁繞組的接線方式稱為勵磁方式。實質(zhì)上就是勵磁繞組和電樞繞組如何聯(lián)接，就決定了它是什么樣的勵磁方式。如圖所示，以直流電動機(jī)為例有四種勵磁方式。1.4.1

直流電機(jī)的勵磁方式26（一）他勵直流電機(jī)這種電機(jī)的勵磁電流是由另外的直流電源供給，如圖（a），其特點是勵磁電流If與電樞電壓U及負(fù)載電流I無關(guān)。（二）并勵直流電機(jī)這種電機(jī)的勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，如圖（b），其特點是勵磁電流If不僅與勵磁回路電阻有關(guān)，還受電樞端電壓U的影響。27

(三）串勵直流電機(jī)這種電機(jī)的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，如圖（c），其特點是勵磁電流If電樞電流I相等，電樞電流變化勵磁電流就變化，串勵電機(jī)極少采用。（四）復(fù)勵直流電機(jī)這種電機(jī)的勵磁繞組即有并聯(lián)線圈，又有串聯(lián)線圈，串勵繞組和并勵繞組共同接在主極上，并勵匝數(shù)較多，串勵匝數(shù)較少，如圖（d）。所以具有串勵和并勵電機(jī)的特點。若串、并勵磁勢方向相同為積復(fù)勵（常用），若串、并勵磁勢方向相反為差復(fù)勵28直流電機(jī)的空載是指電樞電流等于零或者很小，可以不計其影響的一種運行狀態(tài)。直流電機(jī)空載時的氣隙磁場可以認(rèn)為就是主磁場，即由勵磁繞組產(chǎn)生的磁動勢（稱為勵磁磁動勢）單獨建立的磁場。圖3.18是一臺四極直流電機(jī)空載時的磁場分布示意圖（一對極）。圖中，同時交鏈勵磁繞組和電樞繞組的磁通，稱為主磁通，用表示。此外還有一小部分磁通不進(jìn)入電樞而直接經(jīng)過相鄰的磁極或者定子磁軛形成閉合磁路，僅與勵磁繞組交鏈，稱為漏磁通，用表示。1.4.2

直流電機(jī)的空載磁場（1）主磁通和漏磁通29

直流電機(jī)中，主磁通是主要的，它能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而漏磁通沒有這個作用，它只是增加主磁極磁路的飽和程度。在數(shù)量上，漏磁通比主磁通小得多，大約是主磁通的20%。磁力線由N極出來，經(jīng)氣隙、電樞齒部、電樞鐵心的鐵軛、電樞齒部、氣隙進(jìn)入S極，再經(jīng)定子鐵軛回到N極主磁通主磁路磁力線不進(jìn)入電樞鐵心，直接經(jīng)過氣隙、相鄰磁極或定子鐵軛形成閉合回路漏磁通漏磁路30

空載時，勵磁磁動勢主要消耗在氣隙上。當(dāng)忽略鐵磁材料的磁阻時，主磁極下氣隙磁通密度的分布就取決于氣隙的大小和形狀。幾何中性線極靴極身（a）氣隙形狀

磁極中心及附近的氣隙小且均勻，磁通密度較大且基本為常數(shù)，靠近極尖處，氣隙逐漸變大，磁通密度減小；極尖以外，氣隙明顯增大，磁通密度顯著減少，在磁極之間的幾何中性線處，氣隙磁通密度為零。（2）空載磁場氣隙磁密分布曲線31

空載時的氣隙磁通密度為一平頂波，如下圖(b)所示。

空載時主磁極磁通的分布情況，如右圖(c)所示。32

為了感應(yīng)電動勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，直流電機(jī)氣隙中需要有一定量的每極磁通，空載時，氣隙磁通與空載磁動勢或空載勵磁電流的關(guān)系，稱為直流電機(jī)的空載磁化特性。如右圖所示。

為了經(jīng)濟(jì)、合理地利用材料，一般直流電機(jī)額定運行時，額定磁通設(shè)定在圖中A點，即在磁化特性曲線開始進(jìn)入飽和區(qū)的位置。（3）直流電機(jī)的空載磁化曲線33

當(dāng)直流電機(jī)帶負(fù)載時，電樞繞組中有電流通過，該電流也會產(chǎn)生磁場，稱之為電樞磁場。它與主磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。電樞磁場對主磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。1.4.3直流電機(jī)的電樞反應(yīng)及負(fù)載磁場（1）直流電機(jī)的電樞反應(yīng)（2）直流電機(jī)的電樞磁場電樞反應(yīng)與電刷的位置有關(guān)。341、當(dāng)電刷在幾何中性線上時，將主磁場分布和電樞磁場分布疊加，可得到負(fù)載后電機(jī)的磁場分布情況，如圖（a）所示。35勵磁磁場的磁通密度分布曲線電樞磁場磁通密度分布曲線兩條曲線逐點疊加后得到負(fù)載時氣隙磁場的磁通密度分布曲線物理中性線幾何中性線36由圖可知，電刷在幾何中性線時的電樞反應(yīng)的特點：

2)、對主磁場起去磁作用1)、使氣隙磁場發(fā)生畸變

空載時電機(jī)的物理中性線與幾何中性線重合。負(fù)載后由于電樞反應(yīng)的影響，每一個磁極下，一半磁場被增強，一半被削弱，物理中性線偏離幾何中性線角，磁通密度的曲線與空載時不同。磁路飽和時，有去磁作用，使每個磁極下總的磁通有所減小372、當(dāng)電刷不在幾何中性線上時電刷從幾何中性線偏移角，電樞磁動勢軸線也隨之移動角，如圖(a)(b)所示。

電樞磁動勢可以分解為兩個垂直分量：交軸電樞磁動勢和直軸電樞磁動勢。電刷順轉(zhuǎn)向偏移電刷逆轉(zhuǎn)向偏移發(fā)電機(jī)交軸和直軸去磁交軸和直軸助磁電動機(jī)交軸和直軸助磁交軸和直軸去磁381.4.4電樞繞組的感應(yīng)電動勢

無論是電動機(jī)還是發(fā)電機(jī)，電樞導(dǎo)體相對于磁場運動，就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；載流導(dǎo)體在磁場中受力，將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

一、直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動勢產(chǎn)生：從一對正負(fù)電刷之間引出的電勢，也稱為電樞電勢，也就是電樞繞組一條并聯(lián)支路的電動勢。也稱為記作Ea。如果設(shè)N為電樞繞組的總導(dǎo)體數(shù)，2a為并聯(lián)支路數(shù)，Bav為一個磁極內(nèi)的平均磁密，l為導(dǎo)體的有效長度，v為導(dǎo)體切割磁場的速度，則電樞電勢為每一條并聯(lián)支路總的串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)乘以一根導(dǎo)體的平均感應(yīng)電動勢：39稱為電勢常數(shù)，它是與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)。

電勢表達(dá)式可見：

1.Ea∝Φn，改變Φ或n的大小，可使Ea大小發(fā)生變化，當(dāng)磁通Φ單位為Wb，轉(zhuǎn)速n單位為r/min，則電樞電勢Ea單位為V；2.Ea方向取決于Φ和n的方向，改變Φ的方向（即改變勵磁電流If的方向），就可改變Ea的方向。401.4.5直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生:電樞繞組中有電樞電流流過時,在磁場內(nèi)受電磁力的作用,該力與電樞鐵心半徑之積稱為一根導(dǎo)體所受電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩。一根導(dǎo)體電磁轉(zhuǎn)矩的平均值為

乘以總的導(dǎo)體數(shù)為所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，D為電樞外徑，等于等于41從電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式可見：

1.T∝ΦIa，改變Φ或Ia的大小，可使T大小發(fā)生變化，當(dāng)磁通Φ單位為Wb，電樞電流Ia單位為A，則電磁轉(zhuǎn)矩T單位為N·m；2.T方向取決于Φ和Ia的方向，改變Φ的方向（即改變勵磁電流If的方向），就可改變T的方向。電勢常數(shù)與轉(zhuǎn)矩常數(shù)之間的關(guān)系式：根據(jù)和可得到電勢常數(shù)與轉(zhuǎn)矩常數(shù)之間的關(guān)系式

421.5直流電動機(jī)按勵磁方式的不同，直流電動機(jī)分他勵直流電動機(jī)、并勵直流電動機(jī)、串勵直流電動機(jī)和復(fù)勵直流電動機(jī)4類。1.5.1直流電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運行時的基本關(guān)系式如圖為并勵直流電動機(jī)。接通電源時，勵磁繞組中流過勵磁電流If建立主磁場，電樞繞組流過電樞電流Ia,,一方面形成電樞磁通勢Fa,另一方面使得電樞元件導(dǎo)體流過支路電流與磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T,電樞朝T的方向以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，電樞旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生電樞電動勢Ea.43(1)電壓平衡方程式(2)轉(zhuǎn)矩平衡方程式

有三個轉(zhuǎn)矩，一個是T，方向與n同，拖動轉(zhuǎn)矩

；一個是空載轉(zhuǎn)矩To,，方向與n反，制動轉(zhuǎn)矩

一個是機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2,也就是電動機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩，制動轉(zhuǎn)矩(2)功率平衡方程式44（a)并勵直流電動機(jī)功率流程圖（b)他勵功率流程圖圖中，Pcuf為勵磁繞組的銅損耗，并勵時，Pcuf由輸入功率P1供給，他勵時，Pcuf由其他直流電源供給

。451.5.2并勵直流電動機(jī)的工作特性并勵直流電動機(jī)的工作特性是指當(dāng)電動機(jī)的端電壓U=UN,勵磁電流If=IfN.電樞回路不串外加電阻時，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩，效率，與電樞電流之間的關(guān)系（1）轉(zhuǎn)速特性當(dāng)U=UN時，I=IfN時，轉(zhuǎn)速n與電樞電流Ia之間的關(guān)系n=f(Ia)稱為轉(zhuǎn)速特性，將電動勢公式帶入電壓平衡方程式得到46圖1.30

并勵電動機(jī)的工作特性可見，如果忽略電樞反應(yīng)的影響，磁通保持不變，電流增加時，電樞回路電阻一般很小，所以轉(zhuǎn)速下降不大，如果考慮負(fù)載較大，隨著電流的增加，磁通將減小，因而轉(zhuǎn)速可能出現(xiàn)虛線所示的情況47（2）轉(zhuǎn)矩特性當(dāng)U=UN時，I=IfN時，電磁轉(zhuǎn)矩T與電樞電流Ia之間的關(guān)系T=f(Ia)稱為轉(zhuǎn)矩特性。轉(zhuǎn)矩特性為過原點的直線481.5.3

串勵直流電動機(jī)的工作特性串勵直流電動機(jī)廣泛應(yīng)用于交通運輸中，串勵電動機(jī)的特點是（1）轉(zhuǎn)速特性串勵直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性指串勵的轉(zhuǎn)速特性與并勵截然不同，它隨負(fù)載增加迅速降低，變化很大，如圖49圖21-5串勵直流電動機(jī)的工作特性當(dāng)負(fù)載很小時，

所以轉(zhuǎn)速達(dá)到危險的高速，稱“飛車”現(xiàn)象，因此串勵電動機(jī)不允許在空載或負(fù)載很小的情況下運行。轉(zhuǎn)速特性與縱軸無交點。其轉(zhuǎn)速調(diào)整率定義為：為輸出功率等于PN

時的轉(zhuǎn)速。50（2)轉(zhuǎn)矩特性串勵直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性指電樞回路外串電阻為0，因為當(dāng)磁路不飽和時，當(dāng)磁路飽和時，從轉(zhuǎn)矩特性可知，串勵直流電動機(jī)在同樣電流限值下，比他勵直流電動機(jī)具有大得多的啟動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，適用于啟動能力或過載能力要求較高的場合，如電力機(jī)車511.5.4

復(fù)勵直流電動機(jī)的工作特性復(fù)勵直流電動機(jī)其轉(zhuǎn)速特性介于并勵和串勵之間，如果是并勵繞組磁通勢起主要作用，它的轉(zhuǎn)速特性與并勵直流電動機(jī)相接近，反之和串勵接近52圖1.34

復(fù)勵直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性一般情況下，積復(fù)勵轉(zhuǎn)速特性，如曲線2所示，既有較高的啟動能力和過載能力，又可空載或輕載運行1：并勵直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速特性3：串勵直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速特性，不允許空載或輕載運行531.6直流發(fā)電機(jī)根據(jù)勵磁方式的不同，直流發(fā)電機(jī)可以分為他勵直流發(fā)電機(jī)、并勵直流發(fā)電機(jī)、串勵直流發(fā)電機(jī)和復(fù)勵直流發(fā)電機(jī)?，F(xiàn)在主要采用他勵直流發(fā)電機(jī)，為此本節(jié)只介紹這種發(fā)電機(jī)。如圖為一臺他勵直流發(fā)電機(jī)的示意圖，電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組切割主磁通，產(chǎn)生電動勢Ea,外電路接有負(fù)載，則產(chǎn)生電樞電流Ia,根據(jù)基爾霍夫定律：(1)電動勢平衡方程式1.6.1直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運行時的基本方程式54(2)轉(zhuǎn)矩平衡方程式三個轉(zhuǎn)矩：一個是原動機(jī)的拖動轉(zhuǎn)矩T1，方向與n同，為拖動轉(zhuǎn)矩一個是電磁轉(zhuǎn)矩T，方向與n相反，為制動轉(zhuǎn)矩一個是空載轉(zhuǎn)矩T0，方向與n相反，為制動轉(zhuǎn)矩(3)功率平衡方程式55圖1.36

他勵直流發(fā)電機(jī)的功率流程圖圖中，Pcuf為勵磁繞組的銅損耗，他勵時，Pcuf由其他直流電源供給，不在P1的范圍內(nèi)561.6.2他勵直流發(fā)電機(jī)的運行特性直流發(fā)電機(jī)的四個基本物理量：U、I、If、n。（n由原動機(jī)拖動，保持不變），運行特性指在U、I、If之間，保證其中一個量不變，另外兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系

空載特性n＝常數(shù)，I＝常數(shù)，U＝f（If）；外特性n＝常數(shù)，If＝常數(shù)，U＝f（I）；調(diào)節(jié)特性n＝常數(shù)，U＝常數(shù)，If＝f（I）。

(1)空載特性空載特性是指原動機(jī)的轉(zhuǎn)速n=nN，輸出端開路，負(fù)載電流I=0（Ia=0）時，電樞端電壓與勵磁電流之間的關(guān)系，即：U0=E0=?(If)。

57發(fā)電機(jī)由原動機(jī)拖動，轉(zhuǎn)速保持恒定，閘刀K斷開，（a)逐步調(diào)節(jié)勵磁回路的分壓電阻rf,使得勵磁電流If單方向由0逐步增加直到UO=1.25UN.(b)單方向逐步減小If,直到If=0,測取相應(yīng)的UO和If,作出特性曲線

圖

他勵直流發(fā)電機(jī)試驗線路58他勵直流發(fā)電機(jī)的空載特性由于鐵磁材料的磁滯現(xiàn)象，所求特性的上升分支3和下降分支1不重合，一般取其平均值作為該電機(jī)的空載特性，如圖中曲線2圖中If=0時，U0=Er為剩磁電壓，為額定電壓的2%-4%If比較小時，鐵芯磁路不飽和，特性近似為直線.If較大時，鐵芯隨著If的增大而逐漸飽和，，空載特性出現(xiàn)飽和段，一般情況下，電機(jī)的額定電壓處于A附近.這樣既能使得磁通勢的較小變化不致引起端電壓的變化，同時又能通過調(diào)節(jié)If在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓59(2)外特性外特性是指原動機(jī)的轉(zhuǎn)速n=nN，If=IfN,電樞端電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系，即：U=?(I)。

外特性是一條稍稍向下傾斜的曲線60直流電機(jī)運行時，隨著電樞的轉(zhuǎn)動，電樞繞組的元件從一條支路經(jīng)過電刷換到另一條支路，該元件中的電流就要改變一次方向，這種電流方向的改變稱為換向。61

為了分析方便假定換向片的寬度等于電刷的寬度。

電樞移到電刷與換向片2接觸時，元件1的被短路，電流被分流。

電刷與換向片1接觸時，元件1中的電流方向如圖所示，大小為

電刷僅與換向片2接觸時，元件1中的電流方向如圖所示，大小為直流電機(jī)運行時，隨著電樞的轉(zhuǎn)動，電樞繞組的元件從一條支路經(jīng)過電刷換到另一條支路，該元件中的電流就要改變一次方向，這種電流方向的改變稱為換向。1.7直流電機(jī)的換向62圖1.40

電樞繞組元件的換向過程63

換向問題很復(fù)雜，換向不良會在電刷與換向片之間產(chǎn)生火花。當(dāng)火花大到一定程度，可能損壞電刷和換向器表面，使電機(jī)不能正常工作。

產(chǎn)生火花的原因很多，除了電磁原因外，還有機(jī)械的原因。此外換向過程還伴隨著電化學(xué)和電熱學(xué)等現(xiàn)象。

元件從開始換向到換向終了所經(jīng)歷的時間，稱為換向周期。換向周期通常只有千分之幾秒。直流電機(jī)在運行中，電樞繞組每個元件在經(jīng)過電刷時都要經(jīng)歷換向過程。64一、直線換向當(dāng)時換向元件電流隨時間線性變化。當(dāng)