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1、海南風光第七章直流電動機單相異步電動機步進電機清華大學電機系電工學教研室唐慶玉編第七章電動機§7.2直流電動機7.2.1概述7.2.2工作原理7.2.3電樞電動勢及電壓平衡關系7.2.4電磁轉矩7.2.5機械特性7.2.6直流電動機的調速7.2.7直流電動機的使用和額定值§7.3單相異步電動機§7.4步進電機本課作業(yè)7-137-147-18107.2.1概述與異步電動機相比，直流電動機的結構復雜，使用和維護不如異步機方便，而且要使用直流電源。直流電機的優(yōu)點：（1）調速性能好:調速范圍廣，易于平滑調節(jié)。（2）起動、制動轉矩大，易于快速起動、停車。（3）易
2、于控制。應用：（1）軋鋼機、電氣機車、無軌電車、中大型龍門刨床等調速范圍大的大型設備。（2）用蓄電池做電源的地方，如汽車、拖拉機等。（3）家庭：電動縫紉機、電動自行車、電動玩具7.2.2工作原理一、工作原理U+–NS電刷換向片直流電源電刷換向器線圈II注意：換向片和電源固定聯(lián)接，線圈無論怎樣轉動，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。電刷壓在換向片上。由左手定則，通電線圈在磁場的作用下，使線圈逆時針旋轉。FFU+–NS電刷換向片IIFFU+–NS電刷換向片IIEE由右手定則，線圈在磁場中旋轉，將在線圈中產(chǎn)生感應電動勢，感應電動勢的方向與電流的方向相反
3、。直流發(fā)電機用右手定則判感應電動勢Ea的方向U+–NSEEIa電樞繞組電阻Ra感應電動勢輸出電壓二、直流電機的構成直流電機由定子、轉子和機座等部分構成。機座磁極勵磁繞組轉子勵磁式直流電動機結構1.轉子（又稱電樞）由鐵芯、繞組（線圈）、換向器組成。2.定子定子的分類：永磁式：由永久磁鐵做成。勵磁式：磁極上繞線圈，然后在線圈中通過直流電，形成電磁鐵。勵磁的定義：磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱為勵磁。根據(jù)勵磁線圈和轉子繞組的聯(lián)接關系，勵磁式的直流電機又可細分為：他勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞的電源分開。并勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵
4、電動機：勵磁線圈與轉子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。M他勵UfIfIaUM并勵UIfM串勵UM復勵U7.2.3電樞電動勢及電壓平衡關系電樞通入電流后，產(chǎn)生電磁轉矩，使電機在磁場中轉動起來。通電線圈在磁場中轉動，又會在線圈中產(chǎn)生感應電動勢（用E表示）。一、電樞中的感應電動勢FFU+–NS電刷換向片IIEE根據(jù)右手定則知，E和原通入的電流方向相反，其大小為：KE：與電機結構有關的常數(shù)n：電動機轉速?：磁通單位：?（韋伯），n（轉/每分），E（伏）FFU+–NS電刷換向片IIEE二、電樞繞組中電壓的平衡
5、關系因為E與通入的電流方向相反，所以叫反電勢。U：外加電壓Ra:繞組電阻MRaIaE+–+–U以上兩公式反映的概念：(1)電樞反電動勢的大小和磁通、轉速成正比，若想改變E，只能改變?或n。(2)若忽略繞組中的電阻Ra，則，可見，當外加電壓一定時，電機轉速和磁通成反比，通過改變?可調速。7.2.4電磁轉矩KT：與線圈的結構有關的常數(shù)（與線圈大小，磁極的對數(shù)等有關）?：線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流一、電磁轉矩單位：?（韋伯），Ia（安培），T（牛頓?米）由轉矩公式可知：(1)產(chǎn)生轉矩的條件：必須有勵磁磁通和電樞電流。(2)改變電機旋轉的方向：改
6、變電樞電流的方向或者改變磁通的方向。二、轉矩平衡關系電磁轉矩T為驅動轉矩，在電機運行時，必須和外加負載和空載損耗的阻轉矩相平衡，即TL：負載轉矩T0：空載轉矩轉矩平衡過程：當負載轉矩（TL）發(fā)生變化時，通過電機轉速、電動勢、電樞電流的變化，電磁轉矩自動調整，以實現(xiàn)新的平衡。例：設外加電樞電壓U一定，T=TL+T0(平衡)，這時，若TL突然增加，則調整過程為：與原平衡點相比，新的平衡點：Ia?、P入?TL?n?E?Ia?T?最后達到新的平衡點。機械特性指的是電機的電磁轉矩和轉速間的關系，下邊以他勵和串勵電機為例說明。他勵電動機和并勵電動機的特性一樣。7.
7、2.5機械特性一、他勵電動機的機械特性即：其中，M他勵UfIfIaUn0：理想空載轉速,即T=0時的轉速。（實際工作時,由于有空載損耗，電機的T不會為0。）當T?時n?，但由于他勵電動機的電樞電阻Ra很小，所以在負載變化時，轉速n的變化不大，屬硬機械特性。根據(jù)n-T公式畫出特性曲線n0nNTNTn?n其中，串勵的特點：勵磁線圈的電流和電樞線圈的電流相同。二、串勵電動機的機械特性設磁通和電流成正比，即?=K?Ia,則據(jù)此公式做出T-n曲線nTM串勵UIa(1)T=0時，在理想情況下，n??。但實際上負載轉矩不會為0，不會工作在T=0的狀態(tài)，但空載時T很小
8、，n很高。串勵不允許空載運行，以防轉速過高。串勵特性：(2)隨轉矩的增大，n下降得很快，這種特
