直流并励电动机的机械特性和调速
实验一直流并励电动机的机械特性和调速 一、实验目的 1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的机械特性。 2、掌握直流并励电动机的调速方法。 二、预习要点 1、什么是直流电动机的机械特性？ 2、直流电动机调速原理是什么？ 三、实验项目 1、机械特性 保持U=U N和I f=I fN不变，测取n、T2，得到n=f（T2） 2、调速特性 （1）改变电枢电压调速 保持U=U N、I f=I fN=常数，T2=常数，测取n=f（U a） （2）改变励磁电流调速 保持U=U N，T2=常数，测取n=f（I f） 四、实验方法 1、实验设备
2、屏上挂件排列顺序 D31、D42、D51、D31、D44 3、并励电动机的机械特性 1）按图1-1接线。校正直流测功机MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1选用D44的1800Ω阻值。R f2选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R1用D44的180Ω阻值。R2选用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
图1－1 直流并励电动机接线图 2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻R f1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。 3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流I f2为校正值（100 mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电动机达到额定值： U＝U N，I＝I N，n＝n N。此时M的励磁电流I f即为额定励磁电流I fN。 4）保持U＝U N，I f=I fN，I f2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流 I，转速n和校正电机的负载电流I F（由校正曲线查 a 出电动机输出对应转矩T2）。共取数据9-10组，记录于表1-1中。 表1－1 U＝U N＝V I f=I fN= mA I f2= mA
直流电机的特性和种类
直流电机的特性和种类 2、 前面一章叙述的是由永久磁铁作定子、铁芯线圈作转子、带电刷的直流电动机的工作原理。通常称为“永磁式有刷”直流电动机。长期以来，这种电动机一直在被广泛地应用着。 除了永磁式有刷直流电动机外，还有其他几种直流电动机。一种是有永久磁铁和电刷，但其转子没有铁芯，称为“无铁芯”直流电动机；另一种是定子采用电磁线圈代替永久磁铁称为“电磁式有刷”(绕线式)直流电动机，这种电动机的转子同定子一样，都采用铁芯线圈产生工作磁场。 绕线式电动机有三种形式。定、转子线圈串联连接的称为“串励”电动机；并联连接的称为“并励”电动机；定子线圈一分两路，一路与转子串联连接，另一路与转子并联连接的称为“复励”电动机。 还有没有整流子和电刷的，根据电子切换原理控制定子电流的电动机称为“无刷”直流电动机；不连续旋转，而是以某一角度间歇转动的电动机称为“步进”电动机；不是旋转而是作直线运动的电动机称为“直线”电动机。其中，无刷电动机和步进电动机虽然可划分在直流电动机范畴，但是只给它们提供直流电源是不够的，还必须给它们配置类似于交流伺服电动机的电子开关电路。
为了说明电动机的原理，通常都是从永磁式有刷直流电动机的特性说起。’“输入电流和转矩成正比”是最基本的特性之一。电动机的转矩也就是旋转力矩来源于放置在磁场中的转子线圈所受的“电磁力”(参见第34页)。这个电磁力与磁场强度的强弱和流过线圈的电流的大小成正比。定子采用永久磁铁的电动机磁场强度一定，所以它的电磁力的大小只与电流的大小有关。也可以说电动机的输出转矩与转子电流成正比。 如果把上述转矩和电流的关系描绘成曲线，就会发现它是一条直线，通常还称为“线性”特性。通过这条曲线可以看出，转矩和电流始；终是沿着那条斜线变化。不管在曲线上哪一点，只要电流变化，转矩：就会跟着变化。 “转矩和转速成反比’是电动机的另一特性。电风扇和玩具车等，都是电动机驱
他励直流电动机的机械特性曲线的分析
浅析：他励直流电动机的机械特性 在电源电压U 和励磁电路的电阻R f 为常数的条件下，表示电动机的转矩n 和转矩之间的关系n=f （T ）曲线，称为机械特性曲线。利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的稳定转速，在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程式分析拖动系统的动态运动情况，如转速、转矩及电流随时间的变化规律。可见，电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能是十分重要的。 下图是他励直流电动机的电路原理图，他励直流电动机的机械特性方程式，可由他励直 流电动机的基本方程式导出。由公式 ， 和 导出机械特性方程式 ( 1-1 ) 他励直流电动机电路原理图 当电源电压U =常数，电枢回路总电阻R ＝常数，励磁磁通Φ＝常数时，电动机的机械特性如下图所示，是一条向下倾斜的直线，这说明加大电动机的负载，会使转速下降。特性 曲线与纵轴的交点为n 0时的转速，称为理想空载转速。 他励直流电动机的机械特性 实际上，当电动机旋转时，不论有无负载，总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩， 而电动机的实际空载转速 将低于n 0。由此可见式（1-1）的右边第二项即表示电动机带负载后的转速降，用 表示，则 ( 1-2 ) 式中 β——机械特性曲线的斜率。 β越大， 越大，机械特性就越“软”，通常称β大的机械特性为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时，机械特性都比较“硬”。 机械特性的硬度也可用额定转速调整率△n N %来说明，转速调整率小，则机械特性硬度就高。 电动机的机械特性分为固有机械特性和人为机械特性 。 固有机械特性是当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性，其方程式为 固有机械特性如下图中的 曲线 所示，由于 较小，故他励直流电动机固有机械特性较“硬”。 他励直流电动机串电阻时的机械特性 人为机械特性是人为地改变电动机电路参数或电枢电压而得到的机械特性，即改变公式（1-1）中的参数所获得的机械特性，一般只改变电压、磁通、附加电阻中的一个，他励电动机有下列三种人为机械特性。 （1） 枢串电阻时的人为机械特性 此时 ，人为机械特性的方程式 与固有特性相比，理想空载转速n 0不变，但是，转速降△n 增大 。R pa 越大，△n 也越大，特性变“软”,这类人为机械特性是一组通过 n 0 ,但具有不同斜率的直线。 如下图所示 （2） 改变电枢电压时的人为机械特性 a a a R I E U + =n E a Φe C =φa T em I C T =em T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=Φ e 0C U n =0 n 'n ?em em T T R n βΦ==?2T e C C n ?em N a N N T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=pa a N N R R R U U +===,,ΦΦem N pa a N N T R R U n 2T e e C C C ΦΦ+-=0=pa R N ΦΦ=
直流电动机的特性及运用
第六章直流電動機的特性及運用 一、直流電動機的分類： 二、直流電動機的基本概念： 1.轉矩T 2.反電勢E b 3.轉速n 4.電樞內生機械功率P m 5.速率調整率SR% 三、直流電動機的特性曲線： 1.轉矩特性曲線：表示輸出轉矩(T L)與負載電流(I L)的關係 2.轉速特性曲線：表示輸出轉速(n)與負載電流(I L)的關係 (一)外激式的特性及用途： (1)等效電路： (2)轉速特性： ○1無載時：I a很小(E b≒V)，故轉速n= ○2負載↑，磁通Φ固定不變，E b=V-I a R a微微下降，因此轉速稍下降可視為定速電動機。 (3)轉矩特性： ∵T=KΦI a，若I a↑則T↑，故轉矩特性為一上升的直線。 (4)用途： 適用於調速範圍廣且需維持定速場合，如華德黎翁那德控制系統 中的直流電動機。 (二)分激式的特性及用途： (1)等效電路： (2)轉速特性：與外激式相似 運轉中若磁場突然斷路，則Φ=0、E b=0，轉速將增加到極大，而有飛脫之虞，因此需加裝保護設備。 (3)轉矩特性：與外激式相似
(4)用途： 分激電動機因轉速下降幅度極小，可視為定速電動機；而且可利用調整磁場電阻大小來改變轉速，因此又可視為調速電動機。 一般用於印刷機、鼓風機、車床。 (三)串激式的特性及用途： (1)等效電路： (2)轉速特性： ○1無載時：因I a=0，Φ=0，轉速相當高有飛脫之虞，故不可在無載 時運轉，且電動機與負載連接必須直接耦合不能使用皮帶，否則 可能因皮帶斷裂而有飛脫之虞。通常會加裝離心開關作保護。 ○2輕載時： Φ未飽和，ΦαI a 轉速n=V-I a(R a+R s)/KΦ，nα1/I a為一條雙曲線。 ○3重載時： Φ已飽和，Φ與I a無關為一定值 轉速n=V-I a(R a+R s)/KΦ，nαV-I a(R a+R s) 為一條下降直線。 (3)轉矩特性： ○1輕載時： Φ未飽和，ΦαI a 轉矩T=KΦI a→TαI a2為一條拋物線 ○2重載時： Φ已飽和，Φ與I a無關為一定值 轉矩T=KΦI a→TαI a為一條上升直線 (4)用途： ○1負載變動時I a，隨之改變，使轉速有相當大的變動，是為變速電 動機，速率調整率為正值。 ○2具有高轉速低轉矩，低轉速高轉矩的特性，因此有向電源取用恒 定功率的特性。 ○3主要用於需高啟動轉矩或高轉速的場合，如起重機、電車、果汁 機、吸塵器等。 (四)複激式電動機 1.積複激電動機： (1)等效電路：
直流电动机的机械特性
直流电动机的机械特性 直流电动机按励磁方式不同可分为他励、并励、串励和复励四种。下面一常用的他励和并励电动机为例介绍其机械特性、起动、反转和调速，他励和并励电动机只是连接方式上的不同，两者的特性是一样的。 直流电机的接线图 图是他励和并励直流电动机的接线原理图。他励电动机的励磁绕组与电枢是分离的，分别由励磁电源电压Uf和电枢电源电压U两个直流供电；而在并励电动机中两者是并联的，由同一电压U 供电。 并励电动机的励磁绕组与电枢并联，其电压与电流间的关系为： U=E+RaIa 即：Ia=（Ra为电枢电压） If= I=Ia+If≈Ia 当电源电压U和励磁电路的电阻Rf（包括励磁绕组的电阻和励磁调节电阻）保持不变时，励磁电流If以及由它所产生的磁通Φ也保持不变，即Φ=常数。 则电动机的转距也就和电枢电流成正比，T= KTΦIa= KIa这是并励电动机的特点。
当电动机的电磁转距T必须与机械负载转距T2及空载损耗转距T0相平衡时，电动机将等速转动；当轴上的机械负载发生变化时，将引起电动机的转速、电流及电磁转距等发生变化。，称为： n===－Ｔ＝n0－ 式中 并励电动机的起动与反转 并励电动机在稳定运行时，其电枢电流位：Ia＝，因电枢电阻Ra很小，所以电动机在正常运行时，电源电压U与反电动势E近似相等。 在起动时，n=０，所以E＝kEΦn＝０。这时电枢电流及起动电流为Iast=，由于Ra很小，因此起动电流I ast可达额定电流IN的10～20倍，这时不允许的。同时并励电动机的转距正比于
电枢电流Ia，这么大的起动电流引起极大的起动转距，会对生产机械的传动机构产生冲击和破坏。 限制起动电流的方法就是在起动时的电枢电路中串接起动电阻Rst，见图。这时起动电枢中的起动电流的初始值为：Iast= 则起动电阻为：Rst=－Ra 一般：Iast=（1.5～2.5）IN 起动时，可将起动电阻Rst放在最大值处，待起动后，随着电动机转速的上升，再把它逐段切除。 注意：直流电动机在起动或工作时，励磁电路一定要保持接通，不能断开（满励磁起动）。普则，由于磁路中只有很小的剩磁，就有可能发生以下： 要改变电动机的转动方向，就必须改变电磁转距T的方向，可通过改变磁通Φ（励磁电流）或电枢电流Ia的方向实现。 并励电动机的调速 电动机的调速就是在同一负载下获得不同的转速，以满足不同的要求。 由转速公式：n=可知常用的调速方式有调磁调速和调压调速两种。 9.5.1改变磁通Φ（调磁调速） 当保持电源电压U为额定值不变时，调节励磁电路的电阻，改变励磁电流If而改变磁通Φ。 由式n=－Ｔ可见，当磁通Φ减小时，n0升高了，转速降也增大了；但 与Φ2成正比，所以磁通愈小，机械特性曲线也愈陡，但仍有一定的硬度。见图
《机电传动控制》实验1-直流电动机机械特性
《机电传动控制》实验指导书 实验一直流电动机的机械特性 一、实验目的 掌握用实验方法测取直流并励电动机的机械特性。 二、实验内容 1、实验设备 1)、电源控制屏、D31直流数字电压电流表（2件）、D42三相可调电阻器、D44可调电阻器，挂箱排列顺序见图1-1。 2）、DD03导轨、测速发电机及转速表 DJ23校正直流测功机参数：I N=2.2A，P N=355W，n N=1500r/min，U fN=220A，R f=26Ω，R=2090ΩDJ15直流并励电动机参数：I N=1.2A，P N=185W，n N=1600r/min，U fN=220A，R f=57Ω，R=1387Ω 转速表DJ23 DJ15 DJ15直流并励电动机 电阻串联接法：旋钮在最大值时R=1800Ω电阻并联接法：旋钮在最大值时R=450Ω
图1-1实验挂件及顺序 D 42 D 31 （1） D 31 （2） D 44 电源控制屏 量程选择1000v 量程选择200m A 励磁电源 电枢电源
接线图
2、实验步骤 1）按上图接线。图中直流电动机M用DJ15，其额定电压U N=220V，额定励磁电流I fN<0.16A。校正直流测功机MG用DJ23，MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1选用D44的1800Ω阻值，R f2选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值，R1用D44的180Ω阻值，R2用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。接好线后，检查M、MG之间是否用联轴器直接联接好。 2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻R f1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其启动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。 3）M启动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流I f2为校正值（100mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电动机达到额定值：U=U N，I=I N，n=n N，此时M的励磁电流I f即为额定励磁电流I fN。 4）保持U=U N，I f=I fN，I f2为校正值不变的条件下，逐次增加负载电阻R2（减小电动机负载）。测取电动机电枢输入电流I a、转速n和校正电机的负载电流I F（由校正曲线查出对应电动机输出转矩T2）。共取数据5-6组，记录于表1-1中。 表1-1 U=U N= V I f=I fN= mA I f2= mA
2011直流电机问答题
1. 直流电机的换向器和电刷构成换向装置，它在直流发电机和直流电动机中各起什 么作用？ 2. 试判断下列情况下，直流发电机电刷两端电压是直流还是交流 （１）磁极固定，电刷与电枢同时旋转。 （２）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。 （３）电刷固定，磁极与电枢以不同的速度同时旋转。 3. 直流电机由哪些主要部件组成？它们各起什么作用？为什么电枢铁心必须用硅钢 片叠成，而定子的磁轭却用整块的钢板或铸铁制成？ 4. 用什么方法可改变直流发电机输出电压的方向？ 5. 用什么方法可改变直流电动机的转向？ 6. 直流电机的额定数据有哪些？各代表什么含义？ 7. 直流电机的励磁方式有哪几种？ 8. 直流电机的基本方程式与励磁方式是否有关？为什么？ 9. 直流电机空载时的气隙磁场由什么产生？该磁场有什么特点？ 10. 直流电机的电枢磁场由什么产生？它有什么特点？ 11. 直流电机负载时的气隙磁场由什么产生？它有哪些特点？ 12. 什么是电枢反应？电枢反应的作用是什么？ 13. 直流电机可作为发电机运行，也可作为电动机运行，其电势方程有何不同？在两 种不同的运行方式下，感应电势起着怎样的作用？ 14. 直流电机可作为发电机运行，也可作为电动机运行，其转矩方程有何不同？在两 种不同的运行方式下，电磁转矩起着怎样的作用？ 15. 写出直流电机电磁转矩的计算公式，说明它所表示的物理含义。 16. 写出直流电机感应电动势的计算公式，说明它所表示的物理含义。 17. 直流电机的电枢电动势和电磁转矩是怎样产生的?电枢电动势和电磁转矩各与什 么因素有关? 18. 如何判断直流电机是运行于发电状态还是电动状态？它们的电磁转矩、转速、电 枢感应电动势、电枢电流和端电压的方向有何不同？能量转换关系有何不同？ 19. 一台并在直流电网上运行的并励直流发电机，若原动机停止供给机械能，将发电 机过渡到电动机运行状态工作，此时电磁转矩方向是否改变？旋转方向是否改变？ 20. 一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机，当发电机负载增大时，电动机的 电枢电流如何变化？试分析其变化过程。 21. 直流电机中存在哪些损耗？ 22. 直流发电机的功率流程如何？
直流电机的一些特性
直流发电机的特性 直流发电机运行时，主要有四个主要物理量，即发电机转速 n 、发电机端电压 U 、电枢电流 I a （或输出电流 I ）和励磁电流 I f 。直流发电机的稳态特性主要有两条：一条是外特性，表征输出电压质量；一条是励磁调节用的调整特性。 一、他励直流发电机 1. 空载特性 当 n= n N 时， I a =0 ，励磁绕组加上励磁电压 U ，调节励磁电流 I f0 ，直流发电机的空载端电压 U 0 和励磁电流 I f0 关系，即为空载运行时特性曲线 U 0 =f( I f0 ) 。 空载特性可以通过空载实验来测定，发电机的转子由原动机拖动，转速 n 保持恒定，逐步调节励磁回路的电阻 R ，使励磁电流单方向增大测取 U 0 和 I f0 ，直到电枢电压 U 0 =1.25 U N ，然后单方向减少 R ，测取 U 0 及 I f0 ，取其各点的平均值 U 0 ，作出的特性曲线。 图2-7-1-1 直流发电机空载特性 由于电动势 E a 与磁通Φ 成正比，所以空载特性曲线的形状与磁化曲线相似。空载特性不经过零点，即 I f0 =0 时，电枢绕组中仍有电动势 E r 存在，这主要是因为主磁极中有剩磁存在的缘故。通常为电机额定电压的 2%~4% 。因为空载特性表明的是直流电机磁路特性，所以对于并励和复励发电机空载特性也可以他励方式测取。 二、并励直流发电机 1. 并励直流发电机的自励过程与条件 并励直流发电机的励磁电流 I f 由发电机自身电压供给，不需要其他直流电源，应用方便，但是励磁绕组若不是先有了励磁电流 I f 建立磁场，发电机电压就无法产生。如何在一定条件下使并励直流发电机自励，即使其发电机电压建立并与励磁电流 I f 配合，达到所需要的数值,这种发电机自己建立电压的过程，称为自励过程。
他励直流电动机机械特性的测定实验报告
实验一他励直流电动机机械特性的测定 一.实验目的 1．掌握用实验方法测取他励直流电动机的工作特性和机械特性。 2．掌握他励直流电动机的调速方法。 二.预习要点 1．什么是直流电动机的工作特性和机械特性？ 2．直流电动机调速原理是什么？ 三．实验设备及仪器 1．SMCL电力电子及电气传动教学实验台的主控制屏。 2．电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量（NMEL-13F）。 3．可调直流稳压电源（含直流电压、电流、毫安表）。 4．直流电压、毫安、安培表（NMEL-06）。 5. 直流励磁及电源（NMEL－18A）。 6．他励直流电动机M03。 7．开关板（NMEL-05B）。 8．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）。 四．实验内容 1．学习起动直流电动机。 2．测定他励直流电动机固有机械特性。 3．测定改变电源电压及串电阻的人为机械特性。 五．实验方法 1 . 他励直流电动机固有机械特性的测定 M03为他励直流电动机U N=220V，I N=1.1A，n N=1600r/min，P N=185W；励磁电压U f=220V，励磁电流I f≤0.080A。 直流电压表V为220V可调直流稳压电源自带；直流电流表mA1、A1分别为220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表；按图1-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置。 实验步骤： （1）R2电阻位于NMEL-09中间电阻，顺时针调到底（最小）； （2）R1电阻位于NMEL-04最上面电阻，逆时针调到底（最大）；
（3）R4电阻位于NMEL －03最上面电阻，逆时针调到底（最大）； （4）NMEL-05B 开关S 1合向“1”端 （5）按下绿色“闭合”电源开关按钮（左下方主电源开关）； （6）调节电压调节电位器，使电压输出显示（V ）显示220V ； （7）按下NMEL-18复位按钮，电机起动后将R1顺时针调至底； （8）调节NMEL －09上中间励磁电阻，使转速显示为1500转，读取电枢电流，转速 （n=1500n/min ）； （9）在不串电阻的情况下，调节测功机“转速转矩给定”，使电枢电流在额定内的变化， 读取8组数据：（Ia=0.1，0.15，0.2，0.25，0.3，0.35，0.4，0.45）记录电流I a ，转速n ，转矩T 2； （10）保持U=U N ，I f =I fN 不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即逆时针调节“转矩设定”电位器，测取电动机电枢电流I a 、转速n 和转矩T 2，共取数据8组填入表1-1中。 2．他励直流电动机机械特性的测定 （1）固有特性 维持U N ＝210V （通过调节电机负载旋钮，测得机械特性） 表1-1 （2）串电阻特性 维持R1＝180Ω（通过调节电机负载旋钮，测得机械特性） NMEL-18 NMEL-18 图1—1
直流电机的特点及控制方式
直流电机的结构特点 由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到，直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。 1. 定子 （1）主磁极 主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成。铁心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成，分为极身和极靴两部分，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可以调整气隙中磁场的分布，又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在主磁极铁心上。整个主磁极用螺钉固定在机座上， 1—换向器2—电刷装置3—机座4—主磁极5—换向极 6—端盖7—风扇8—电枢绕组9—电枢铁心 （2）换向极 换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，一般装在两个相邻主磁极之间，由换向极铁心和换向极绕组组成，如8.6所示。换向极绕组用绝缘导线绕制而成，套在换向极铁心上，换向极的数目与主磁极相等。 （3）机座 电机定子的外壳称为机座，见图8.4中的3。机座的作用有两个：一是用来固定主磁极、换图8.5 主磁极的结构 向极和端盖，并起整个电机的支撑和固定作用；1—主磁极2—励磁绕组3—机座
二是机座本身也是磁路的一部分，借以构成磁极之间磁的通路，磁通通过的部分称为磁轭。为保证机座具有足够的机械强度和良好的导磁性能，一般为铸钢件或由钢板焊接而成。 4）电刷装置 电刷装置是用来引入或引出直流电压和直流电流的，如图8.7所示。电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。电刷放在刷握内，用弹簧压紧，使电刷与换向器之间有良好的滑动接触，刷握固定在刷杆上，刷杆装在圆环形的刷杆座上，相互之间必须绝缘。刷杆座装在端盖或轴承内盖上，圆周位置可以调整，调好以后加以固定。我公司窑主电机碳刷型号是CH 33N。 图1.6 换向极图1.7 电刷装置 1—换向极铁心1—刷握2—电刷 2—换向极绕组3—压紧弹簧4—刷辫 2. 转子(电枢) （1）电枢铁心 电枢铁心是主磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。一般电枢铁心采用由0. 5mm厚的硅钢片冲制而成的冲片叠压而成(冲片的形状如图8.8(a)所示)，以降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗。叠成的铁心固定在转轴或转子支架上。铁心的外圆开有电枢槽，槽内嵌放电枢绕组。
第九讲 直流电机工作特性
第三节 直流电动机的工作特性 直流电动机的工作特性：端电压U = U N ,I f = I fN , 电枢电路无外串电阻时，电动机转速、电磁转矩和效率与输出功率之间的关系。 一、 他（并）励电动机的工作特性 1、转速特性 { U = U N ,I f = I fN ， n = f(Ia)} 端电压U = U N ,I f = I fN , 电枢电路无外串电阻时，电动机的转速特性称为固有转速特性。如果电机当负载变化时引起的转速变化小，称电动机固有转速特性为硬特性；负载变化时引起的转速变化大，称固有转速特性为软特性。 在正常运行中，并励和他励电动机的磁通基本上是恒定的，固有特性曲线是一条稍为下垂的直线。 2、转矩特性 { U = U N ,I f = I fN ， T M = f(Ia)} 3、效率特性 { U = U N ,I f = I fN ， = f(Ia)} 电机的效率：输出功率与输入功率的百分比。 从效率曲线可知：负载从空载到四分之一额定负载增加时，效率低但上升很快；从二分之一额定负载到满载时，效率几乎不变，且数值接近最大值。 二、串励电动机的工作特性 直流电机的励磁方式 (a)他励；(b)并励；(c)串励；(d) 复励 励磁绕组 (a) (b) (c) (d)
串励电动机的特点是磁通随负载改变而变化，具有软的转速特性。不允许空载起动和空载运行。 三、复励电动机的工作特性 四、各种直流电机的比较及其应用 并励和他励电动机：在正常运行中，并励和他励电动机的磁通基本上是恒定的，固有特性曲线是一条稍为下垂的直线，运行稳定性好，平滑性好，调速范围广，能推动精密车床、磨床等。 串励电动机：串励电动机的特点是磁通随负载改变而变化，具有软的转速特性。在同样的电枢电流下，串励电动机的转矩比并励电动机大，具有较好的起动能力和过载能力。 串励电动机的软特性适用于电力牵引机车。当电力机车山坡的时候，负载电流增大，这时电机转速下降。输出功率增加不多，输入电流也增加不多，就能使负载转矩增大，不致使电机过电流或引起电网波动。串励电动机这种恒功率特性，适合于带负载频繁起动及有冲击性负载的生产机械上。 复励电动机：复励电动机特性介于并励和他励电动机串励电动机之间，具有两种电动机的优点，所以得到广泛使用。当负载增加的时候，由于串励绕组作用，转速较并励电动机下降多一些；当负载减轻的时候，由于并励绕组作用，转速不会太高，同时具有较大的起动转矩。 习题 1、直流发电机的电磁转矩是转矩，直流电动机的电磁转矩是转矩。 2、并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压。 3、直流电动机的额定功率指。 A：转轴上吸收的机械功率 B：转轴上输出的机械功率 C：电枢端口吸收的电功率D：电枢端口输出的电功率。 4、一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是。 Ａ：改变原动机的转向， Ｂ：改变励磁绕组的接法， Ｃ：既改变原动机的转向又改变励磁绕组的接法。
直流电机特性仿真设计
直流电机运行特性实验 实验目的：通过仿真，熟悉直流电动机的原理和运行特性；并同时达到熟练运用matlab 和提高自学能力的目的。 一直流电机起动仿真 1 直流电机的直接起动仿真 使用Simulink对直流电动机的直接启动建立仿真模型，通过仿真获得直流电动机的直接启动电流和电磁转矩的变化过程。当然，实际过程中是不允许直流电动机直接启动。 图1:他励直流电动机直接起动仿真原理图 图2：他励直流电动机直接启动仿真结果
图3：电枢电流和转速关系 图2给出了直流电动机在起动过程中的转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩的变化。从仿真结果的波形中容易看出起动电流冲击很大，同时电磁转矩的冲击也较大，转速能够在较短的时间内达到稳定。 2 直流电动机电枢串联电阻起动仿真 建立他励直流电动机电枢串联三级电阻的仿真模型，仿真分析其串联电阻过程，获得起动过程的电枢电流、转速和电磁转矩的变化曲线。和直接起动仿真模型相比，主要增加了电阻控制子模块。
图4：直流电动机串三级电阻起动仿真原理图 图4：串起动电阻控制子模块原理图 图5：他励直流电动机串接三级电阻起动仿真结果 图6：他励直流电动机串电阻转速-电流关系仿真结果
从仿真结果的波形中可以看出通过设定合适的串联起动电阻的投入时间，起动电流可以控制在一定的范围内，同时电磁转矩的也能够得到有效降低。转速需要在较长的时间内才能达到稳定。 二直流电机的制动仿真 1 直流电动机的能耗制动仿真 图7：能耗制动仿真原理图 图8：子模块封装图
图9：他励直流电动机仿真结果图（有问题，觉得不对）直流电动机的能耗制动仿真模型原理图如图所示，和直接启动仿真模型相比主要增加可经过封装的电路改变连接控制模块和仿真停止控制部分。 给出了直流电动机在制动过程中的转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩的变化。直流电动机的转速能够在能耗制动开始停车的寺庙时间内达到完全停车，能够实现较快的停车速度。在能耗制动开始的时刻，可以观察到存在较大的反向电磁转矩和反向的电枢电流，这是能够实现快速停车的根本原因。 2 直流电动机反接制动仿真 直流电动机电压反向反接制动仿真模型原理图如图所示。 图10：反接制动原理接线图 图11;封装子模块原理图
直流电机练习题
直流电机练习题 填空题： 1.改变一直流并励电动机的转向，可采用的方法是电枢电压和励磁电压。 2.当电动机的转速超过理想空载转速时，出现回馈制动。 3.直流电机电枢导体中的电势和电流是( 交变 )性质的。 4.直流电机电枢绕组的感应电势与电机的转速成( 正比 )。 5.他励直流发电机，当转速升高20%时，电势( 升高20% )。 6.直流电机的电磁转矩与电枢电流成( 正比 )。 7.直流电动机一般采用( 串电阻)和(降压)的方法起动，起动时应保证电动机的磁通达到额 定值。 8.在电枢回路中串电阻调速，理想空载转速不变，特性的斜率增大。 9.直流电动机降压调速，理想空载转速( 变小 )，特性的( 斜率 )不变。 10.直流电动机弱磁调速，理想空载转速( 变大 )，特性的( 硬度 )变软。 11.当直流电机带恒转矩负载时，若为他励电动机，当电枢电压下降时，其转速(下降 )，电枢 电流( 不变 )。 12.运行中的并励直流电动机，其( 励磁 )不能突然短路或断开。 13.可用下列关系来判断直流电机的运行状态：当 nn0 Ea>U时为发电机状态。 14.直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相反，电动机电磁转矩的方向和电枢旋转 方向相同。 15.直流电机的电磁转矩是由电枢绕组中的电流和磁场共同作用产生的。 16.直流电机按主磁极励磁绕组的接法不同，可分为他励、并励、串励和复励 四种。 17.直流电动机的调速方法有：改变电枢电阻调速、改变电源电压调速和改变 磁通调速等三种。 18.直流电动机常用的电气制动方法有：能耗制动、反接制动和回馈制动。
