(华电)电机学课件chapter9课件
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第九章 直流电动机
1 直流电动机的作用原理
电枢绕组和励磁绕组分别施加直流电源。气隙中
主磁通与电枢电流相互作用产生电磁转矩:
电磁力矩为原动力矩，在电磁力矩的作用下，驱
动轴上的机械负载旋转。
电枢绕组感应电势为
ta
TCI
ae
ECn
2 直流电动机的平衡方程式
电压平衡式
aaa
EUIR
电流平衡式（并励时
）
af
III
U
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E
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R
2 直流电动机的平衡方程式
转矩平衡式
20
TTT
M
ta
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0
0
P
T
U
a
I
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I
a
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R
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2 直流电动机的平衡方程式
功率平衡式（他励式）
2
1aaaaa
PUIUIEIIR
输入电功率:
Maa
PEI
电磁功率:
2
Cuaa
PIR
电枢回路总的铜损耗:
0
mFe
ppp
2
P
为输出的机械功率;
空载损耗功率：
0
2M
PPp
电磁功率包括：
3 他励电动机的工作特性
(1)转矩特性
励磁电流 不变。当负载电流很小
时，电枢反应的去磁作用很小，近似认为主磁
通不变，则 与电枢电流成线
性关系。当负载电流较大时，电枢反应去磁作用
使主磁通有所减小，曲线向下弯曲。
f
f
f
U
IconstR
Taa
TCII
工作特性曲线
3他励电动机的工作特性(2)
aaa
ee
EUIRnCC
(2)转速特性
负载电流增加，电枢电阻压降增大，如不计电枢反应
的去磁作用即主磁通不变， 减小一些， ，
则 随 的下降而有所减小，形成向下的机械特性。
如考虑电枢反应的去磁作用将使每极磁通 减少，他
（并）励电动机的转速变化很小。电阻电压降的影响
影响较大，转速特性是略为下倾的。——硬特性
工作特性曲线
a
E
ae
ECn
a
E
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a
I
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0a
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T
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3 他励电动机的机械特性
0
2
aaa
ee
et
UIRRUnTnTCCCC
主磁通由于负载电流去磁作用的影响随电流增加而略
有减小。
0
e
U
nC
是理想空载转速
2
a
et
R
CC
是机械特性的斜率
n
T
0
'
0
n
0
n
N
n
N
T
0
T
4 他励直流电动机的起动与调速
4.1 直流电动机的起动
起动要求：
足够的起动转矩
一定范围的起动电流
起动时间符合生产要求、起动设备简单、经济、可靠。
（1）直接起动
缺点：最初起动时，起动
电流很大，容易损坏电枢
绕组、导致换向困难，产
生强烈环火。
ae
ECn
aa
EUIR
并励电动机起动时，励磁回路中串联的电阻应最小：
因为起动中要求有较大的转矩，励磁回路电阻小，励
磁电流大， 较大，有利起动。电机起动后，感应电
势建立，使起动电流很快减小。
I n
n
I
I
st
t
（2） 电枢串电阻起动
()aasEUIRR
他励电动机的电枢回路串入起动电阻 （一般采用可
多级切除的变阻器），就能限制最初起动电流的大小。
s
R
（3） 降压起动
一般只适用于大容量频繁起动的直流电动机，
须用专门的调压电源。
优点：起动电流小，起动消耗能量少，升速比
较平稳。
在起动过程中，可逐步提升电源电压，使按需
要的加速度上升。在实用中，发电机-电动机
组即采用降压起动法，其中，发电机及电动机
均采用他励，以保证起动时有足够的励磁电流。
“整流器-电动机”组也采用此方法。
4.2 直流电动机的调速
调速的基本要求与方法 ：
（1）要求：调速幅度宽广、调速连续平滑、损耗小、
经济指标高等。
0
2
aaa
ee
et
UIRRUnTnTCCCC
（2）方法：①调节励磁电流以改变每极磁通 ；
②调节外施电源电压 ；
③电枢回路中引入可调电阻量 。
R
U
（1） 仅调节电枢回路总电阻调速
n
T
0
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3
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d
2
aaa
ee
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U
a
I
f
I
a
E
f
R
f
U
R
效率低；
负载转矩较小时，电枢电流
小，调节作用不大；
电动机机械特性变软，使转
速变化率增大；
（2） 调节励磁电流调速
n
T
1
2
3
4
a
2
aaa
ee
et
UIRRUnTCCCC
U
a
I
f
I
a
E
f
R
f
U
优点：控制功率小；设备
简单；效率高。
缺点：受换向和机械强度
限制，调速比不能太大。
（3） 仅调节电源电压调速
在很广的范围内平滑调速，且电动机的机械特性
硬度保持不变。
n
T
0
1
2
3
4
2
aaa
ee
et
UIRRUnTCCCC
例题
一台并励直流电动机， ，
（包括电刷接触电阻）已知电动机在某负载
下运行时， ，转速 。
现在使负载转矩增加到原来的4倍，问电动机
的电流和转速各为多少？（忽略电枢反应的作
用和空载转矩）
110NUV
0.04aR
40aIA
1000/minnr
2
aaa
ee
et
UIRRUnTCCCC
ta
TCI
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ECn
60
9.552teeCCC
aa
EUIR
习题11-2, 11-10，11-11，11-12
直流电动机的制动（自学）
