第2章直流电机2.1基本要求1.了解直流电机的基本结构和励磁方式，掌握其额定值。2.掌握直流电机的工作原理。3.理解直流电机的电枢反应，了解电枢反应对换向的影响和改善换向的措施。4.掌握直流电机的电动势和电磁转矩。5.掌握他励和并励直流电动机的基本方程式和工作特性，理解电动机的功率流程图。6.理解串励和复励直流电动机的工作特性。7.掌握他励直流发电机的基本方程式和工作特性，理解发电机的功率流程图。8.理解并励直流发电机的自励过程与外特性。2.2学习指导1.直流电机的工作原理、基本组成和额定值直流电机按其能量转换方向的不同分为直流发电机和直流电动机，两者之间具有可逆性。对于直流电动机，当给电枢绕组通人直流电流时，通过电刷和换向器转换为交变电流，使处于主极磁场中绕组的线圈始终受到相同方向电磁转矩的作用，保证了电动机连续转动，从而实现电能到机械能的转换。对于直流发电机，当原动机拖动电枢转动时，电枢绕组的线圈切割主极磁场而产生交变感应电动势，再通过电刷和换向器转换为直流电动势，由电枢绕组输出直流电流，从而实现机械能到电能的转换。直流电机主要由定子和转子两大部分组成。其基本组成如图2-1所示。主极铁心主微极【励磁绕组换向极定子电刷机座直流电机端盖电枢铁心转子（电枢））电枢绕组换向器图2-1直流电机的基本组成转子称为电枢，它是能量转换的枢纽。电枢绕组构成了直流电机的主要电路，它是由很多元件按一定规律连接起来的闭合绕组。按元件的连接方式和端接形状分类，电枢绕组主要有叠绕组和波绕组两大类。换向器是直流电机所特有的部件，与电刷配合，实现电枢绕组端
第 2章 直 流 电 机 2.1 基 本要求 1,了 解直流电机的基本结构和励磁方式 ,掌 握其额定值 。 2.掌 握直流电机的工作原理 。 3.理 解直流电机的电枢反应 ,了 解 电枢反应对换 向的影响和改善换 向的措施 。 4,掌 握直流电机的电动势和电磁转矩 c 5,掌 握他励和并励直流电动机的基本方程式和工作特性 ,理 解 电动机的功率流程图。 6.理 解串励和复励直流电动机的工作特性 。 7.掌 握他励直流发 电机的基本方程式和工作特性 ,理 解发电机 的功率流程图。 8.理 解并励直流发电机的 自励过程与外特性 。 2.2 学 习指导 1.直 流 电机的工作原理、基本组成和额定值 直流电机按其能量转换方 向的不 同分为直流发 电机 和直流 电动机 ,两 者之 间具有可逆 转子称为电枢 ,它 是能量转换 的枢纽 。电枢绕组构成 了直流电机 的主要 电路 ,它 是 由很 多元件按一定规律连接起来 的闭合绕组 。按元件的连接方式和端接形状分类 ,电 枢绕组 主要 有叠绕组和波绕组两大类 。换 向器是直流电机所特有 的部件 ,与 电刷配合 ,实 现电枢绕组端 枢 始 ° 应 械 子 电 圈 换 感 机 转 给 线 转 变 现 和 当 的 的 交 实 子 ,组 能 生 而 定 机 绕 械 产 从 由 动 中 机 而 ’ 要 电 场 到 场 流 主 流 磁 能 磁 电 机 直 极 电 极 流 电 于 主 现 主 直 流 对 于 实 割 出 直 ° 处 而 切 输 性 使 从 圈 组
11第2章直流电机部的直流电流与电枢绕组内部的交变电流之间的转换，即在直流电动机中起到了“逆变器”的作用，在直流发电机中起到了“整流器”的作用。直流电机的额定值主要有额定电压、额定电流、额定功率和额定转速等。值得注意的是，各种电机的额定功率均是指输出功率的额定值。对于电动机，额定功率即为轴上输出的额定机械功率；对于发电机，额定功率即为输出的额定电功率。直流发电机按励磁方式可分为自励和他励两大类，其中，自励又可分为并励、串励和复励3种。直流电动机按励磁方式分为他励、并励、串励和复励4种。2.直流电机的磁场和电枢反应磁场是电机实现机电能量转换的耦合场。磁场能量主要储存在直流电机定、转子之间的气隙中。因此，气隙磁场的分布直接关系到感应电动势的产生和机电能量的转换。直流电机空载时，气隙磁场是由主极励磁磁动势单独产生，在几何中性线处径向磁通密度为零。直流电机负载时，气隙磁场是由主极励磁磁动势和电枢磁动势共同产生，几何中性线处径向磁通密度不为零，电枢表面径向磁通密度为零的连线物理中性线偏离了几何中性线一定的角度，即气隙磁场相对空载时发生了畸变，并使每极下的磁通量有所削弱。这就是直流电机的电枢反应。当电机负载发生变化时，电枢磁动势就会发生相应变化，电枢反应的轻重就有所不同。直流电机的电枢反应会对电机的换向造成不利影响。所谓换向是指电枢元件从一条支路转换到另一条支路时，元件中电流改变方向的过程。当电枢反应使气隙磁场发生畸变后，会在换向元件中产生感应电动势，该电动势阻碍电流变化（另外，还有元件本身具有的电感也阻碍电流变化），由此导致换向延迟，引起换向火花，严重时将烧坏电刷和换向器。可以善过加装换向极和移动电刷来改善换向。3.直流电机的感应电动势和电磁转矩直流电机的电枢旋转时，电枢绕组中将产生感应电动势E，其值为E=C.Φn，EI.即为机电能量相互转换的电磁功率P。。在直流电动机中，E为反电动势；在直流发电机中，E为电源电动势。电枢电流与气隙磁场相互作用产生电磁转矩T。，其值为T.=C.dl。T,2也是标志着机电能量相互转换的电磁功率P。，因此有关系P。=EI.=T.Q。在直流电动机中，T。为拖动性质的转矩，在直流发电机中，T为制动性质的转矩。4.直流电动机的基本方程式和工作特性在规定正方向的前提下，他励直流电动机的基本方程式为电压平衡方程：U=E+RI.转矩平衡方程：T,=T+T功率平衡方程：P= Pcu+P,=Pc+ P+ P=Pcu+ Pf+ Pre+P.d+P,直流电动机的基本方程式综合反映了电机内部的电磁关系和机电过程。运用这些基本方程式，可以分析其工作特性和机械特性（机械特性见第8章）。值得注意的是，对于不同的励磁方式，电压平衡方程式是不同的，而转矩平衡方程式和功率平衡方程式基本不变（只有Pc.内涵不同）。直流电动机的工作特性包括：转速特性：n = f(l,)
hrl﹁ L■ ■ 卩 第 2章 直 流 电 机 ∵J1 部的直流电流与电枢绕组 内部的交变电流之间的转换 ,即 在直流 电动机 中起到 了 “逆变器 ” 的作用 ,在 直流发电机 中起到了 “整流器 ” 的作用 c 直流电机的额定值 主要有额定 电压 、额定 电流 、额定功率 和额定转速等 。值得 注意 的 是 ,各 种 电机 的额定功率均是指输出功率的额定值 。对于电动机 ,额 定功率即为轴上输 出的 额定机械功率 ;对 于发 电机 ,额 定功率即为输 出的额定电功率 。 直流发电机按励磁方式可分为 自励和他励两大类 ,其 中,自 励又可分为并励 、串励和复 励 3种 c直 流电动机按励磁方式分为他励 、并励 、串励和复励 4种 。 2.直 流 电机的磁场和电枢反应 磁场是 电机实现机 电能量转换的耦合场 。磁场能量主要储存在直流电机定 、转子之 间的 气隙中。因此 ,气 隙磁场的分布直接关系到感应 电动势的产生和机电能量 的转换 。直流 电机 空载时 ,气 隙磁场是 由主极励磁磁动势单独产生 ,在 几何 中性线处径 向磁通密度为零 。直流 电机负载时 ,气 隙磁场是 由主极励磁磁动势和电枢磁动势共 同产生 ,几 何 中性线处径 向磁通 密度不为零 ,电 枢表面径 向磁通密度为零的连线物理 中性线偏离 了几何 中性线一定 的角度 , 即气隙磁场相对空载时发生了畸变 ,并 使每极下的磁通量有所削弱。这就是直流电机的电枢 反应 。当电机负载发生变化时 ,电 枢磁动势就会发生相应变化 ,电 枢反应 的轻重就有所 不 同。 直流电机的电枢反应会对 电机的换 向造成不利影响。所谓换 向是指 电枢元件从一条支路 转换到另一条支路时 ,元 件 中电流改变方 向的过程 。当电枢反应使气隙磁场发生畸变后 ,会 t换 向元件 中产生感应 电动势 ,该 电动势阻碍 电流变化 (另 外 ,还 有元件本 身具有 的电感 也阻碍电流变化 ),由 此导致换 向延迟 ,引 起换 向火花 ,严 重 时将烧坏 电刷和换 向器 。可 以 逞过加装换 向极和移动电刷来改善换 向。 3.直 流电机的感应 电动势和 电磁转矩 直流 电机的电枢旋转时 ,电 枢绕组 中将产生感应 电动势 E,其 值为 E=CE Φ 瓦,Efa即 为 机 电能量相互转换 的电磁功率 Pe。 在直流电动机 中,E为 反 电动势 ;在 直流发电机 中,E为 电源电动势 。 电枢 电流与气隙磁场相互作用产生电磁转矩 Tc,其 值为 rc=cTΦ ra。 ΓcΩ也是标志着机 电能量相互转换 的电磁功率 Pe,因 此有关系 Pc=Ⅱ a=rcO。 在直流电动机 中,re为 拖动性 质的转矩 ,在 直流发 电机 中,re为 制动性质的转矩 。 4.直 流 电动机的基本方程式和工作特性 在规定正方 向的前提下 ,他 励直流电动机的基本方程式为 电 压 平 衡 方 程 : σ 〓 E+RaJa 转矩平衡方程 : re=r2+民 功 率 平 衡 方 程 : P1=Pcu+Pe=Pcu+PO+P2=Pcu+Pfw+PFe+Pad+P2 直流电动机的基本方程式综合反映了电机 内部的电磁关系和机电过程 。运用这些基本方 程式 ,可 以分析其工作特性和机械特性 (机 械特性见第 8章 )。 值得注意的是 ,对 于不 同的 励磁方式 ,电 压平衡方程式是不 同的 ,而 转矩平衡方程式 和功率平衡方程式基本不变 (只 有 Pcu内 涵不 同)。 直流 电动机 的工作特性包括 : 转速特 性 : 屁 〓r(Ja)
12电机与拖动MATLAB仿真与学习指导转矩特性：T。 = f(1)效率特性：n=f(1.)不同励磁方式的电动机其工作特性有很大的差异，测试工作特性的条件也不尽相同。他励和并励直流电动机具有略微下倾的转速特性，电磁转矩与电枢电流呈线性关系。串励直流电动机的转速随电枢电流的增加下降很快，电磁转矩近似与电枢电流的平方成正比，具有起动转矩大、过载能力强、不能轻载和空载的特点。复励直流电动机的转速特性介于并励与串励之间。5.直流发电机的基本方程式和工作特性在规定正方向的前提下，他励直流发电机的基本方程式为E=U+RI电压平衡方程：转矩平衡方程：T =T,+To功率平衡方程：P=P.+P=P+P+P=P+P+Pd+P+P直流发电机的基本方程式综合反映了电机内部的电磁关系和机电过程，根据基本方程式，可以分析其工作特性。直流发电机的工作特性有空载特性U。=（I）、外特性U=f（I.)和调整特性I，=f（I.）。注意区分各种工作特性的测试条件。他励直流发电机的空载特性曲线就是电机的磁化特性曲线，其外特性是一条稍微下倾的直线，电压调整率约为（5~10）%。并励直流发电机是一种自励发电机，其自励发电必须满足以下3个条件：1有剩磁：②励磁电流所产生的磁场与剩余磁场方向相同：③励磁回路的电阻小于临界电阻。由于是自励发电，并励直流发电机的电压调整率大于他励直流发电机，约为20%；且具有拐弯的外特性，其短路电流值较小。2.3典型题分析【例2-1】一台并励直流电动机，已知其额定值为P=37kW，U%=440V，=95.4A，nz=1500r/min，R，=0.290，励磁功率P,=1200W，空载损耗P。=1935W。试求：（1）电动机的额定电流和额定效率；（2）额定运行时的电磁功率和输出转矩；（3）当电枢电流为额定值的50%时的电磁转矩、转速和效率。解（1）额定电枢铜损耗为Pcu=R/n=0.29×95.4W=2639.34W电动机的额定输人功率为Plx=P+Pcm.+P,+P。=（37×10+2639.34+1200+1935)W=42774.34W电动机的额定电流和额定效率为PIN_ 42774. 34A = 97.21AIN =UN440PN37×10N×100%=4×100%=86.5%IN=PiN42774.34（2）额定运行时的电磁功率和输出转矩为Pen=P+P。=(37×10+1935)W=38935W
12 电 机与拖动 MATLAB仿 真与学 习指导 转矩特性 : 效率特性 : re=∫ (Ja) ” =r(Ja) 不 同励磁方式的电动机其工作特性有很大的差异 ,测 试工作特性的条件也不尽相 同。他 励和并励直流电动机具有略微下倾 的转速特性 ,电 磁转矩与电枢 电流呈线性关系。串励直流 电动机的转速随电枢 电流的增加下降很快 ,电 磁转矩近似与电枢 电流的平方成正 比,具 有起 动转矩大 、过载能力强 、不能轻载和空载的特点。复励直流 电动机 的转速特性介于并励与 串 励之间。 5.直 流发电机的基本方程式和工作特性 在规定正方 向的前提下 ,他 励直流发电机的基本方程式为 电 压 平 衡 方 程 : E=〃 +Rafa 转矩平衡方程 : rl〓 rc+民 功 率 平 衡 方 程 : Pl〓 P° +Pe=PO+Pcv+P2=Prli+PFe+Pad+Pcu+P2 直流发电机的基本方程式综合反映 了电机 内部 的电磁关 系和机 电过程 ,根 据基本方程 式 ,可 以分析其工作特 性 。直 流 发 电机 的工作 特 性有 空 载 特性 y0=r(rf)、 外 特性 σ= F(ra)和 调整特性 ∫f=∫ (Ja)。 注意区分各种工作特性 的测试条件 。 他励直流发电机的空载特性 曲线就是 电机的磁化特性 曲线 ,其 外特性是一条稍微下倾 的 直线 ,电 压调整率约为 (5~10)%。 并励直流发 电机是一种 自励发 电机 ,其 自励发 电必须 满足 以下 3个 条件 :① 有剩磁 ;② 励磁 电流所产生的磁场与剩余磁场方 向相 同;③ 励磁 回路 的电阻小于临界 电阻。由于是 自励发 电,并 励直流发 电机 的电压调整率大于他励 直流发 电 机 ,约 为 ⒛%;且 具有拐弯的外特性 ,其 短路 电流值较小 。 2.3 典 型题分析 【 例 2-1】 一 台 并 励 直 流 电 动 机 ,已 知 其 额 定 值 为 P、 =37kW,yN=狃 0Ⅴ ,JaN= 9s.4A,nN=1500〃 min,Ra=0.29Ω ,励 磁 功 率 Pf=1200W,空 载 损 耗 PO=1935W。 试 求 : (1)电 动机的额定 电流和额定效率 ;(2)额 定运行时的电磁功率和输 出转矩 ;(3)当 电枢 电流为额定值 的 50%时 的电磁转矩 、转速和效率 。 解 (1)额 定 电枢铜损耗为 Pc屺 =Ra遂 N=0.29× 95.42W〓 2639,34W 电动机 的额定输人功率为 P1N =PN+Pcua+PF+PO =(37× 103+2639.34+1200+1935)W〓 42774,34硒 严 电动机的额定 电流和额定效率为 JN= =± 2;::志 |1± A=吻 A 37 × 103 10。 = 42774.34 × 彡历 = 86,5丐 汤 (2)额 定运行时的电磁功率和输 出转矩为 PeN =PN+PO 〓 (37× 103+1935)吊 厂 〓 38935环 厂 ‰ ~岷 叼 N=f专 × 100%
第2章直流电机137N = 9.5s P37×10= 9.55 ×m=235.6N·mN1500ns（3）当电枢电流为额定值的50%时，由T。=C.ΦI.可知电磁转矩也为额定值的50%（因为励磁没有改变），即T, = 0. 57.x = . 5 × 9. 5 Pm = 0. 5 × 9.55 ×38935sm=123.94Nm1500n电动势为Ew=Ux-R,/,=(440-0.29×95.4)V=412.3VE= U,-R,1.= (440-0.29×95.4×0.5)V= 426.2V转速为E426.2n=×1500r/min=1550.6r/minns:E412.3输入功率为P,=Ul,+P,=(440×95.4×0.5+1200)W=22188W电磁功率为P,=P-Pca-P,=[22188-0.29×(0.5×95.4)2-1200]W=20328.2WP.=2mnT2m×1550.6×123.94W=20125.2W或6060输出功率为P,=EI,=(426.2×95.4×0.5)W=20329.74WP,=P。-P。=(20328.2-1935)W=18393.2W效率为P218393.2× 100% =×100%=82.9%n=P22188【例2-2]一台并励直流电动机拖动一台他励直流发电机发电，已知电动机的额定值为P=22kW，U=220V，R,=0.1250，R,=57.60，n=1450r/min，m%=86%；发电机的额定值为P=19kW，U=230V，R，=0.20，n=1450r/min，nx=85%。若忽略空载损耗和电枢反应的影响，试求：（1）当发电机额定运行时，电动机的输人功率；（2）当发电机空载时，机组的转速和发电机的端电压（设各台电机的励磁始终保持额定励磁不变）。解（1）发电机的输人功率即为电动机的输出功率，故当发电机额定运行时电动机的输入功率为Pnc19×103PiMkW=26kW0.86×0.85TNMING（2）电动机的额定电枢电流为PxMUsM22×103220）I.NM =INM-IO=112.46AARMnnmUsm(0.86×22057.6)UsM - R.M'.NM2200.125×112.46-则Cedu= 0.142nNM1450电动机的空载转速为
第 2章 直 流 电 机 ∵冖 3 =9,55￡ ⊥ =9,55× 37× 103N。 m =235,6N· m r、 屁 N (3)当 电枢电流为额定值 的 50%时 ,由 Tc=CT Φ Ja可 知 电磁 转矩也 为额定值 的 50% (囚 为励磁没有改变 ), 即 〓 ⒍ 5× ⒐ 55呈 尘 =⒍ 5× ⒐ “ × 1斋 N.m=12⒊ 94N· m rc =o.5reN 屁 N 电动势为 3V EN =I/N-RaJa、 = (440-0.29× 95.4)Ⅴ =412 E=I/N-Ra′ a =(44o-0,29× 95,4× 0.5)Ⅴ =426,2V 转速为 屁 =贵 刀 N〓 第 铐 × 1500〃 min=1550.6r/min 输人功率为 Pl =I/N ra+Pf = (440× 95.4× 0.5+12oo)w=22188环 厂 电磁功率为 Pe=PI-Pcua-Pf=[22188-o.29× (0.5× 95.4)2~1200]W=203282W 或 凡 =辔 飞 =‰ × 1s⒑ 6× 阢 94w=2012⒌ 2w 输出功率为 P =EJa =(426.2× 95.4× o.5)邗 厂 =20329,74Ⅲ ' P2 =Pe~PO = (20328.2-1935)环 厂 =18393.2W 效率为 9P = 7T× 10°q3 = ⊥ ::;言 言 2 × 100q; = 82.9% 【例 ⒉2】 一 台并励直流电动机拖动一台他励直流发电机发电,已 知电动机的额定值 为 PN〓 22kW,I/N=22oV,Ra=o.125Ω ,Rf=57,6Ω ,屁 N〓 1450r/min,叼 N=86%;° 殳 电 +JL 的 额 定 值 为 〓85%。 若忽略空载损 PN=19kW,yx=23oV,Ra=0.2Ω ,屁 N=1450∥ 耐 n,叼 N 耗和电枢反应 的影响 , 试求 :(1)当 发 电机额定运行时 ,电 动机 的输人功率 ;(2)当 发 电 机空载时 ,机 组 的转速和发 电机的端 电压 (设 各 台电机 的励磁始终保持额定励磁不变 )。 解 (1)发 电机 的输人功率即为电动机 的输 出功率 ,故 当发 电机额定运行 时电动机 的 输入功率为 ‰ =褓 =5丁 ;;「;÷{;;虿歹 哪 勹 鲫 (2)电 动机的额定电枢 电流为 煸 =榀 -‰ =瓦 i:÷学TTˉ 钅社}=(σ 子台苔六扌::忑 ˉ 箅 )A=⒈ 1⒉46A =旦 ⊥坚 亏f}」 则 CE Φ M 1坐 = =⒍ ⑷ 电动机 的空载转速为
14电机与拖动MATLAB仿真与学习指导Usm-220s/min=1549.3r/minNom = C,ow"0.142"发电机的额定电枢电流为Pac=19×10A=82.61AIaG=ING=UNC=230Uxc + R.clsc 230 + 0.2 ×82. 61 = 0.17则CrΦG=1450nsc发电机的空载电压为Uoc=C,Φ.nax=0.17×1549.3V=263.4V2.4思考题与习题解答2-1在直流电机中，换向器和电刷的作用是什么？答：在直流电机中，电枢电路是旋转的，依靠换向器和电刷的作用，使构成每条支路的元件不停地轮流变换，而每条支路的元件数、位置和感应电动势的方向不变，支路电流产生的磁动势的空间位置也始终不变。因此，直流发电机的换向器和电刷起了整流器的作用，将电枢绕组产生的交流感应电动势和电流变换成直流引到外电路；直流电动机的换向器和电刷起了逆变器的作用，将外部直流电流变换成交流电流引人电枢绕组。2-2直流电机的磁化曲线和空载特性曲线有什么区别和联系？答：直流电机的磁化曲线是指电机的主磁通与励磁磁动势的关系曲线，即Φ。=厂（F。）；直流电机的空载特性是指电机在某一转速下，电动势（或空载电压）和励磁电流的关系，即E=f(I）或U。=f(I,）。由于电动势正比于主磁通，即EαΦ。，励磁磁动势正比于励磁电流即F。αI，故两种特性曲线相似。但是，同一台直流电机磁化曲线只有一条，而对应不同的转速有不同的空载特性曲线。2-3直流电机空载和负载运行时，气隙磁场各由什么磁动势建立？两种情况时的气隙磁场有什么不同？答：直流电机的空载气隙磁场由励磁磁动势建立，负载运行时的气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。电枢磁动势将产生交轴和直轴电枢反应，引起气隙磁场畸变并具有去磁或增磁的作用（取决于电刷移动方向）。2-4分析哪些因素影响直流电机的感应电动势；若一台直流发电机额定运行时的电动势为Ex，那么当励磁电流、磁通分别减少10%或者转速提高10%时的电动势为多少？答：根据直流电机感应电动势的公式E=C.Φn可知，电动势正比于磁通与转速的乘积，当磁通为常数时，电动势正比于转速，当转速为常数时，电动势正比于磁通。当励磁电流减少10%时，磁通将相应减少，此时的感应电动势将减小，但由于磁路饱和的影响，磁通减少不到10%，故0.9E、<E<E。当磁通减少10%时，感应电动势也将减小10%，即E=0.9E%。当转速提高10%时，感应电动势也将提高10%，即E=1.1E%。2-5直流电机中的损耗有哪些？产生这些损耗的原因是什么？哪些损耗与负载的大小有关？定子铁心和电枢铁心中是否均有损耗？为什么？
14 电机与拖动 MATLAB仿 真与学习指导 刀°M 发 电机 的额 定 电枢 电流 为 则 CE Φ c= 发电机 的空载电压为 I/0G = 〓 觏 =黠 ∥ 耐 n=鹇 h mn J沁 G=f№ =轩 =尘 气告革 苎 A=:⒉ 61A I/、 c+RaGJaNc 乃 、c 230 +0.2 × 82.61 1450 =0 17 Cr@*no, =0.l7 x1549.3Y =263.4Y 2.4 思 考题与习题解笞 2-1 在 直流电机 中,换 向器和电刷的作用是什么? 答 :在 直流电机 中,电 枢 电路是旋转的 ,依 靠换 向器和电刷的作用 ,使 构成每条支路 的 元件不停地轮流变换 ,而 每条支路 的元件数 、位置和感应 电动势的方 向不变 ,支 路 电流产生 的磁动势 的空间位置也始终不变。因此 ,直 流发电机的换 向器和电刷起 了整流器 的作用 ,将 电枢绕组产生的交流感应电动势和电流变换成直流引到外 电路 ;直 流电动机的换 向器和电刷 起 了逆变器的作用 ,将 外部直流电流变换成交流电流引入电枢绕组 。 29 直 流电机的磁化曲线和空载特性 曲线有什么区别和联系? 答 :直 流电机的磁化曲线是指 电机的主磁通与励磁磁动势的关系曲线 ,即 Φ0=r(F。 ); 直流电机的空载特性是指 电机在某一转速下 ,电 动势 (或 空载 电压 )和 励磁 电流 的关 系 , 即 E=只 ff)或 〃0=灭 J￡)。由于电动势正 比于主磁通 ,即 E∝ Φ°,励 磁磁动势正 比于励磁 电 流即 FO∝ Jf,故 两种特性 曲线相似 。但是 ,同 一台直流电机磁化曲线只有一条 ,而 对应不 同 的转速有不同的空载特性 曲线 。 2~s 直 流电机空载和负载运行 时 ,气 隙磁场各 由什么磁动势建立?两 种情况 时的气 隙 磁场有什么不 同? 答 :直 流电机的空载气隙磁场 由励磁磁动势建立 ,负 载运行时的气隙磁场 由励磁磁动势 和电枢磁动势共 同建立 。电枢磁动势将产生交轴和直轴 电枢反应 ,引 起气 隙磁场畸变并具有 去磁或增磁的作用 (取 决于电刷移动方 向)。 2zI 分 析哪些 因素影响直流电机 的感应 电动势 ;若 一 台直流发 电机额定运行 时的电动 势为 EN,那 么当励磁 电流 、磁通分别减少 10%或 者转速提高 10%时 的电动势为多少? 答 :根 据直流电机感应 电动势的公式 E=CE Φ 屁可知 ,电 动势正 比于磁通与转速 的乘积 , 当磁通为常数时 ,电 动势正 比于转速 ,当 转速为常数时 ,电 动势正 比于磁通 。 当励磁电流减少 10%时 ,磁 通将相应减 少 ,此 时的感应 电动势将减小 ,但 由于磁路饱 和的影响 ,磁 通减少不到 10%,故 0.9EN(E(EN。 当磁通减少 10%时 ,感 应 电动势也将减小 10%,即 E〓 0.9EN。 当转速提高 10%时 ,感 应 电动势也将提高 10%,即 E=11EN。 25 直 流电机中的损耗有哪些?产 生这些损耗 的原 因是什么?哪 些损耗 与负载 的大小 有关?定 子铁心和电枢铁心中是否均有损耗?为 什么?