3 直流电机的工作原理及特性

机电传动

3.直流电机的工作原 理及特性本章内容安排： 3.1 直流电机的基本结构和工作原理 3.2 直流发电机 3.3 直流电动机的机械特性 3.4 直流他励电动机的启动特性 3.5 直流他励电动机的调速特性 3.6 直流他励电动机的制动特性http://doc.guandang.net 郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电动机的工作原理及其特性

3.0 重点和难点重点：(1)电动机机械特性是最重要的内容，是分析启动、 调速、制动的理论基础； (2)他励直流电动机的启动特性； (3)他励直流电动机的调压调速特性。

难点：(1)电流、电势的换向过程和电动机的制动过程； (2)电动机在各种运转状态下电磁转矩T、负载转矩 TL、转速n、电枢电流Ia和电势E等符号的确定。郑州大学远程教育学院

http://doc.guandang.net

机电传动

第三章 直流电动机的工作原理及其特性

3.1 直流电动机的基本结构和工作原理3.1.1 直流电机的基本结构 直流电机的 机构包括定子和 转子两大部分 定子用于建 立磁场，并作为 机械支撑； 转子(亦称 电枢)用于产生 感应电势、电流， 实现机电能量转 换http://doc.guandang.net 郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电动机的工作原理及其特性

3.1 直流电动机的基本结构和工作原理3.1.1 直流电机的基本结构直流电机分 电动机和发电机。 直流电机是 以导体在磁场中 运动产生感应电 动势和载流导体 在磁场中受力为 基础来实现机电 能量转换的。

http://doc.guandang.net

郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电动机的工作原理及其特性

3.1 直流电动机的基本结构和工作原理3.1.2 直流电机的工作原理

直流电机的工作原理是建立在电磁力和 电磁感应的基础之上的。 直流电机中能量转换的方向是可逆的。 同一台电机既可做发电机运行，将机械能转 换为电能，也可作电动机运行，将电能转换 为机械能。http://doc.guandang.net 郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电动机的工作原理及其特性

3.1 直流电动机的基本结构和工作原理3.1.2 直流电机的工作原理

左、右手定则感应 电势电流

右手定则用 于确定动生 电动势 左手定则 用于判断 安培力

磁感应 强度 运动 速度

电磁 力 磁感应 强度

右手定则http://doc.guandang.net

左手定则郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电动机的工作原理及其特性

3.1 直流电动机的基本结构和工作原理3.1.2 直流电机的工作原理

发电机依电磁 感应定理(右手定 则) 电动机依安培 电磁力定律(左手 定则)http://doc.guandang.net 郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电动机的工作原理及其特性

3.1 直流电动机的基本结构和工作原理3.1.2 直流电机的工作原理

E K e nKe—电势

常数http://doc.guandang.net

( 3 . 1)

T K t I aKt---转矩常数=9.55Ke

3 . 2

郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电动机的工作原理及其特性

3.1 直流电动机的基本结构和工作原理3.1.2 直流电机的工作原理

电机在不 同运行方式下 E和T的作用

http://doc.guandang.net

郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电动机的工作原理及其特性

3.2 直流发电机按励磁方式分类 (a)他励 (b)并励

(c)串励(d)复励

常用的是他 励和并励http://doc.guandang.net 郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电机的工作原理及特性 即发电机 电压平衡方程 U E - I a Ra 的电势为负载 电压和电枢电 I a E - U / Ra 3.3 阻压降所平衡， I 3.4 I U / R 3.5(与电动机相 Ia 区别)

3.2.1 他励发电机

当发电机空载时，Ia=0 U 0 E K e nhttp://doc.guandang.net

空载特性：发电 机空载及转速为 E f I f 常数(额定值) 的条件下，电动 势E与励磁电流If 之间的关系

郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电机的工作原理及特性

3.2.1 他励发电机他励发电机的外特性 表示发电机端电压U与 负载电流I之间的关系曲线

U f I 从空载到满载(额定负载) 电压的变化率 U U0 -U UN N

100 %

3 . 6

http://doc.guandang.net

郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电机的工作原理及特性

3.2.2 并励发电机电压平衡方程

并励发电机电压建立的条件： 1.发电机的磁极要有剩磁； 2.起始励磁电流所产生的磁场方向与剩磁磁场的方向相同； 3.励磁电路电阻Rf不能太大。http://doc.guandang.net 郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电机的工作原理及特性

3.3 直流电动机的机械特性3.3.1 他励电动机的机械特性电压平衡方程 电动机的外加电枢电压为 电枢的反电势和电阻压降所平 衡(与发电机相区别)

http://doc.guandang.net

郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电机的工作原理及特性

3.3.1 他励电动机的机械特性将直流电机的电势方程和转矩方程代入直流电动机电压平 衡方程式中，整理可得他励直流电机的机械特性方程为：n U K e Ra K e K t 2

T n0 - n

n=f(T)

理想空载转速

http://doc.guandang.net

郑州大学远程教育学院

机电传动

第三章 直流电机的工作原理及特性

3.3.1 他励电动机的机械特性机械特性硬度n n0 绝对硬特性 β→∞ 硬特性β>10

转矩变化dT与所引起的 转速变化dn的比值 ，用于 衡量机械特性的平直程度。 软特性 机械特性硬度 硬特性 绝对硬特性http://doc.guandang.net

Td T 软特性β<10

郑州大学远程教育学院