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1、第三章：直流电机的工作原理及特性,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 他励直流电动机的启动特性3.5 他励直流电动机的调速特性3.6 他励直流电动机的制动特性,3.1.1 直流电机的基本结构,第3章：直流电机的工作原理及特性3.1 直流电机的基本结构和工作原理,换向器,定子,转子,直流电机的组成,轴承末端,机座,主磁极,励磁绕组,风扇,换相器,电枢绕组,电枢铁芯,电刷,3.1.1 直流电机的基本结构（剖面图）,第3章：直流电机的工作原理及特性3.1 直流电机的基本结构和工作原理,换向级,主磁极,磁极数主磁极的个数磁极对数=磁极数/2,换向片
2、,3.1.1 直流电机的基本结构（换向器图）,第3章：直流电机的工作原理及特性3.1 直流电机的基本结构和工作原理,第3章：直流电机的工作原理及特性3.1.2 直流电机的工作原理,右手定则 左手定则,第3章：直流电机的工作原理及特性3.1.2 直流电机的工作原理,(3.1),(3.2),电势常数,转矩常数,第3章：直流电机的工作原理及特性3.2 直流发电机,励磁方式,他励,并励,串励,复励,第3章：直流电机的工作原理及特性3.2.1 他励发电机,电压平衡方程,当发电机空载时，,第3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,电压变化率,大约为5%10%,第3章：直流
3、电机的工作原理及特性3.2.2 并励发电机,电压平衡方程,并励发电机工作的条件：1.要有剩磁；2.励磁电流产生的磁场方向和剩磁方向相同；3.不能太大,并励发电机自励和外特性,第3章：直流电机的工作原理及特性3.2.2 并励发电机,第3章：直流电机的工作原理及特性3.2.3 复励发电机,第3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 他励直流电动机的机械特性,电压平衡方程,第3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,第3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,堵转矩,机械特性硬度,堵转电流,第3章：直流电机的工作原理及特性3.
4、3.1 他励电动机的机械特性,1.固有机械特性,（3.15）,第3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,（3.16）,（3.17）,第3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,2.人为机械特性（改变）,1）串接电阻,3）改变磁通,第3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,2）改变电枢电压U,1.改变(减小)2.斜率k不变 机械特性硬 度不变,1.增加2.斜率变大，特性变软,第3章：直流电机的工作原理及特性3.3.1 串励电动机的机械特性,代入（3.13）得,第3章：直流电机的工作原理及特性3.3.1 复励电动机的机械特性,具
5、有他励和串励电动机的性质,注意：从，不能判断E是如何变化的。,第3章：直流电机的工作原理及特性电动机的机械特性例题,例1 一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势，如负载转矩=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问：减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化？是大于、小于还是等于？,解：两个已知条件（1）负载转矩=常数；（2）从一个稳态到另一个稳态（不涉及瞬态过程），电枢反电势是稳态值。,第3章：直流电机的工作原理及特性电动机的机械特性例题,例2 一台他励直流电动机忽略损耗，认为额定运行时的电磁转矩近似等于输出转矩，试绘制电机近似的固有机械特性。,解：是一条直线，故只要两点
6、，,（1）估算,（2）求,（3）求,也可求,第3章：直流电机的工作原理及特性3.4 他励直流电动机的启动特性,启动时 启动电流启动电流不得大于（1.52）额定电流,第3章：直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性,多段启动电流启动的他励电动机,原则,他励直流电动机,电压平衡方程,第3章：直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励直流电动机的机械特性,2.人为机械特性（改变）,1）串接电阻,3）改变磁通,第3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,2）改变电枢电压U,1.改变(减小)2.斜率k不变 机械特性硬 度不变,1.增加2.斜率变大，特性变软,第3章：直
7、流电机的工作原理及特性3.4 他励直流电动机的启动特性,启动时 启动电流,第3章：直流电机的工作原理及特性3.4 他励直流电动机的启动特性,多段启动电流启动的他励电动机,第3章：直流电机的工作原理及特性3.5 他励直流电动机的调速特性,速度调节在一定的负载下，人为改变参数，达到改变电动机 稳定转速。速度变化由于负载发生变化额引起电动机转速改变。,3.25 速度调节,3.26 速度变化,第3章：直流电机的工作原理及特性3.5 他励直流电动机的调速特性,3.5.1 改变电枢电路串接电阻,缺点：1.机械特性变软，稳定性差；2.轻载时调速范围不大；3.无极调速困难；电阻上消耗 大量电能；4.启动电阻不
8、能用来调速。,适用于起重机、卷扬机。,第3章：直流电机的工作原理及特性3.5 他励直流电动机的调速特性,3.5.2 改变电动机电枢供电电压,特点：1.连续平滑调速，在 以下调速；2.机械特性硬度不变；3.调速时电流不变，转矩不变，恒转矩调速；4.利用降压启动电机而不用其他 设备。,第3章：直流电机的工作原理及特性3.5 他励直流电动机的调速特性,3.5.2 改变电动机主磁通,特点：（1）只能在 以上进行无极调速；（2）机械特性变软，调速范围不大；（3）恒功率调速。,通常同调压调速配合使用（以下用调压，以上用调磁通的方法）,注意：轻载时产生飞车事故,第3章：直流电机的工作原理及特性3.6 他励直
9、流电动机的制动特性,制动是从稳定转速开始减速到停止 或者限制位能负载下降速度的一种运转状态。,电动状态：电动机发出的T 和n方向相同；制动状态：（发电状态）转矩T 和转速n方向相反。,稳定的制动状态（n=C）过渡的制动状态（n是变化的）,第3章：直流电机的工作原理及特性3.6.1 反馈制动,1.电车下坡时的反馈制动,特点：,电动机变为发电机机械能变为电能向电源馈送称为反馈,第3章：直流电机的工作原理及特性3.6.1 反馈制动,2.电枢电压突然下降时的反馈制动,第3章：直流电机的工作原理及特性3.6.1 反馈制动,3.卷扬机下放重物时的反馈制动,制动矩,提升电动状态,下放制动状态,下放电动状态,
10、a点b点n E Ia-Tm,B点C点|n|n0 Ia=-Ia-TmTm与n反方向，制动改变Rad改变下降的nRad太大n很高不安全,第3章：直流电机的工作原理及特性3.6.2 反接制动,1.电源反接制动,反接制动,反接制动,位能负载时制动,正向电动,注意：反接时U与E相加，电流很大用Rad限流,应用：快停、经常正反转,第3章：直流电机的工作原理及特性3.6.2 反接制动,2.倒拉反接制动（串接Rad改变斜率法）,注意：这里T没有反向选用不同的Rad可改变下放速度但不能太小，交叉点必须在第四象限。,第3章：直流电机的工作原理及特性3.6.3 能耗制动（U=0串接Rad）,优点：不会出现反向启动的危险,位能负载制动状态优点：运行速度稳定不会出现倒拉制动那样因计算不准而引起不降反而上升的事故。,第3章：直流电机的工作原理及特性3.6 他励直流电动机的制动特性,第3章：直流电机的工作原理及特性,小结,重点：（1）他励直流电动机的机械特性曲线；（2）他励直流电动机的启动、调速和制动特性。,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，负载转矩，转速n，电枢电流 和电势E等符号的确定。,
