他励、串励、并励、复励直流电动机的机械特性_及其工作特性与应用领域1
2010-2011学年第一学期《电机与电力拖动》课程期末复习资料1、直流
2010 -2011学年第一学期《 电机与电力拖动》课程期末复习资料1、直流电机的基本结构：直流电机由定子（固定不动）与转子（旋转）两大部分组成，定子与转子之间有空隙,称为气隙。
定子部分包括机座、主磁极、换向极、端盖、电刷等装置；转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等部件。
1.2 直流电机的电枢绕组简介电枢绕组是由结构、形状相同的线圈组成，线圈有单匝、多匝之分。
不论单匝或多匝线圈，它的两个边分别安放在不同的槽中。
1.3 直流电机的电枢反应 直流电机磁场组成：励磁磁场、电枢磁场合成。
1.4.1 电枢电动势电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是每条支路里的感应电动势。
每条支路所串联的元件数是相等的，只要求出一根导体的感应电动势，再乘上一条支路里总的导体数，就是电枢电动势。
1.5 直流电机的换向什么是换向：绕组元件从一个支路经电刷，进入另一个支路时，电流方向改变。
换向的影响：换向会使电刷和换向器之间产生火花，严重时会烧坏换向器与电刷，使电机不能正常工作和寿命缩短。
1.6.1 直流电动机的励磁方式根据直流电动机励磁绕组和电枢绕组与电源连接关系的不同，直流电动机可分为他励、并励、串励、复励电动机等类型。
2、电力拖动系统一般由控制设备、电动机、传动机构、生产机械和电源5部分组成。
2.3 他励直流电动机的机械特性机械特性：在电枢电压、励磁电流、电枢总电阻为恒值的条件下，电动机转速n 与电磁转矩的关系曲线。
机械特性的作用：确定稳定运行转速；分析转速、转矩及电流随时间的变化规律。
2.4.4 他励直流电动机的反转改变电磁转矩的方向即可实现反转。
方法：（1）改变励磁电流方向：保持电枢两端电压极性不变，将励磁绕组反接，使励磁电流反向，磁通即改变方向。
2）改变电枢电压极性：保持励磁绕组两端的电压极性不变，将电枢绕组反接，电枢电流即改变方向。
他励直流电动机的电气制动： 能耗制动； 反接制动； 回馈制动。
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）。
电机与控制电子教案：单相异步电动机01(中职教育).docx
【课题】第一章单相异步电动机第一章直流电动机新授课【教学目标】1.知识目标：了解直流电动机的基本结构和分类。
2.能力冃标：掌握单相杲步电动机的基本工作原理。
3 .悄感目标：激发学生浓厚的学习兴趣，培养学生严谨的科学态度。
【教学重点】电动机的结构。
【教学难点】直流电动机的分类。
【教学方法】读书指导法、分析法、演示法、练习法。
【课时安排】2课时（90分钟）。
【教学过程】K新课H第一节直流电动机的结构和分类一、直流电动机的基本结构直流电动机的基本结构也是由定子、转子和结构件（端盖、轴承等）三人部分所组成。
图是一台电磁式直流电动机的结构示意图。
（a）立体图（b）剖|何图1.定子定子包括机座、主磁极、换向磁极、前、后端盖和电刷装置等儿个部分。
2. 转子（电枢）转子是直流电动机实现能量转换的枢纽，乂称为“电枢”。
电枢包括电枢铁心、电枢绕组及换向器。
二、直流电动机分类四类励磁式庖流电动机中，他励式庖流电动机的励磁绕组与电枢绕组各山独立的电源供 电，而串励、并励和复励式的励磁绕组与电枢绕组共用一电源，所以乂统称为“占励式”。
其小串励式、并励式的励磁绕组分别与电枢绕组串联和并联。
复励式的励磁绕组分为两个绕 组，一组与电枢绕组串联，一组与电枢绕组并联；如果两个绕组所产生的磁通方向相一致, 则称为积复励；如果两个绕组所产生的磁通方向相反，则称为差复励。
第二节 直流电动机工作原理与运行特性一、 直流电动机的运转原理（师生互动，提问绪论介绍的换向式电动机运转过程） 思考： 电枢电流方向不变，会出现什么情况？二、 直流电动机的电磁转矩和电压平衡方程1. 电磁转矩T6—转矩常数2. 电枢电动势EC e ——电动式常数3. 电枢回路电压平衡方程式电枢回路等效电路如图所示，可得:（a ）笼型转子U =E +R 丄例 一台直流电动机在正常运行时外加直流电源电压220V,电枢电流为10A 电枢电阻 为0.5Q,求反电动势。
E = U -R I =(220-0.5xl0)V = 215V三、直流电动机的机械特性（一）他励（并励）式电动机的机械特性硕机械特性：机械特性曲线的工作段接近于水平。
电机与电力拖动(第三版)习题参考答案~1
《电机与电力拖动》（第三版）习题及答案第1章思考题和习题一、填空题1．直流电动机主磁极的作用是产生，它由和两大部分组成。
气隙磁场、主磁极铁心和主磁极绕组2．直流电动机的电刷装置主要由、、、和等部件组成。
电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫3．电枢绕组的作用是产生或流过而产生电磁转矩实现机电能量转换。
感应电动势、电枢电流4．电动机按励磁方式分类，有、、和等。
他励、并励、串励、复励5．在直流电动机中产生的电枢电动势Ea方向与外加电源电压及电流方向，称为，用来与外加电压相平衡。
相反、反电势6．直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩，一小部分用来克服摩擦及铁耗所引起的转矩，主要部分就是轴上的有效转矩，它们之间的平衡关系可用____________表示。
输出、电磁转矩=损耗转矩+输出转矩二、判断题(在括号内打“√”或打“×”)1．直流发电机和直流电动机作用不同，所以其基本结构也不同。
（×）2．直流电动机励磁绕组和电枢绕组中流过的都是直流电流。
（×）3．串励直流电动机和并励直流电动机都具有很大的启动转矩，所以它们具有相似的机械特性曲线。
（×）4．电枢反应不仅使合成磁场发生畸变，还使得合成磁场减小。
（√）5．直流电机的电枢电动势的大小与电机结构、磁场强弱、转速有关。
（×）6．直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变。
（√）三、选择题(将正确答案的序号填入括号内)1．直流电动机在旋转一周的过程中，某一个绕组元件(线圈)中通过的电流是( B )。
A．直流电流B．交流电流C．互相抵消，正好为零2．在并励直流电动机中，为改善电动机换向而装设的换向极，其换向绕组( B )。
A．应与主极绕组串联B．应与电枢绕组串联C．应由两组绕组组成，一组与电枢绕组串联，另一组与电枢绕组并联3．直流电动机的额定功率P N是指电动机在额定工况下长期运行所允许的( A )。
A．从转轴上输出的机械功率B．输入电功率C．电磁功率4．直流电动机铭牌上的额定电流是。
(完整word版)直流电机中的励磁绕组跟电枢绕组的作用分别是什么
direct current motor，DC motor中文名称：直流电动机英文名称:direct current motor，DC motor定义:将直流电能转换为机械能的转动装置。
电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。
直流电机中的励磁绕组跟电枢绕组的作用分别是什么？电动机的作用是将电能转换为机械能。
电动机分为交流电动机和直流电动机两大类.（一）交流电动机及其控制交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。
异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。
三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。
1. 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的构造也分为两部分:定子与转子.(1)定子:定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。
它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。
（2）转子：转子是重点掌握的部分，转子有两种，鼠笼式与绕线式。
掌握他们各自的特点与区别。
鼠笼式用于中小功率（100k以下)的电动机,他的结构简单，工作可靠,使用维护方便。
绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为0.2—1。
5mm之间。
掌握定子绕组的接线方法。
2. 三相异步电动机的工作原理掌握公式n1=60f/P、S=(n1—n）/n1、n=（1-S)60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式,进行计算.同时记住：通常电动机在额定负载下的转差率SN约为0。
01—0.06。
书上的例题要重点掌握。
3. 三相异步电动机铭牌上的数据（1)型号：掌握书上的例子.（2）额定值：一般了解，掌握额定频率和额定转速,我国的频率为50赫兹。
(3）连接方法：有Y型和角型。
（4)绝缘等级和温升：掌握允许温升的定义。
（5)工作方式:一般了解。
4。
三相异步电动机的机械特性掌握额定转矩、最大转矩与启动转矩的关系。
无限航区轮机轮机管理专业船舶电气第四十八期考题
48期船舶电气考试题各章比例：3、5、4、12、19、14、26、5、3、8、11.关于电位与参考电位的概念，下列说法错误的是（）。
A、电路中某点的电位等于该点与参考点之间的电位差。
B、由于电位和电压的单位一致。
C、在一个电路中，可任选取一点，令其电位为零。
D、在同一个电路或电气系统中，可视分析的方便，选电路中不直接导线相连的两点作为参考电位点。
2.当电压、电流的参考方向选得相反时，电阻上的电压和电流关系可用下式表示＿。
A、I=U/RB、I=RUC、R=－IUD、I=－U/R3.如图所示的电路，a、b端的等效电阻为（）。
A、8ΩB、7ΩC、5ΩD、3.5Ω4.关于磁场和磁力线的描述，下面说法错误的是（）。
A、磁铁的周围存在磁场B、磁力线总是从磁铁的北极出发，经外部空间回到南极；而在磁铁的内部，则由南极到北极C、在距磁铁很远处，其磁力线可能会交叉D、环型磁铁的周围空间不会有其产生的磁场5．左手定则中，四个手指所指的方向是（）。
A、运动方向B、磁力线方向C、受力方向D、感生电流方向6．如图所示，利用伏安法测量线圈的内阻。
完毕后，若直接将电源开关打开，则（）。
A、由于自感，产生过电流可能损伤安培计B、由于自感，产生过电压可能损伤伏特计+ AC、属于正常操作，无不良后果SD、由于自感，产生过电流可能损伤伏特计U V7．各种电机，电器设备要求其线圈电流小而产生的磁通打，通常在线圈中要放有铁芯，这是基于铁磁材料的（）。
A、磁饱和性B、良导电性C、高导磁率D、磁滞性8．对于交流接触器，若电压恒定，则当动铁芯与静铁芯之间的气隙减少时，铁芯线圈的电流（）。
A、减少B、增大C、不变D、不定9．已知正弦交流电的周期为0.02秒，则频率为（）赫兹，角频率为（）弧度/秒。
A、50/100πB、100/100πC、10/314D、50/10π10．在纯电感正弦交流电路中，特点是( )。
A、功率因数为零B、电感是耗能元件C、若端电压u和总电流i参考方向一致，则u、i同样D、若端电压u和总电流i参考方向一致，则u超前i的角度可能为60°11．把电阻R=8Ω，感抗Xl=6Ω串联后，接于220V正弦交流电源上，这时电路的电流为( )，功率因数为( )。
李全 电机拖动部分答案
一、填空题01．直流电机的励磁方式有他励、串励、并励、复励。
02．如欲改变并励直流发电机电枢两端的电压极性，应采用的方法是改接励磁绕组。
03．直流电机的U＞E a时运行于________电动机_______状态。
04．一台它励直流发电机的空载电势为230V，如果其将转速增加15%，电势的大小将为__230（1+15%）_____V。
05．直流电机运行时电磁转矩的大小与__每极气隙磁动势____和___电枢电流___成正比。
06．制动状态的特征是____转矩与转速方向相反__________________，制动的作用是____________使电力拖动系统停车或者为了使拖动系统转速降低_________。
07．他励直流电动机的励磁和负载转矩均不变时，如降低电枢电压，则电枢电流将___不变___，电磁转矩将__不变___，转速将___下降___。
08．当他励直流电动机带负载运行时，如若增大负载转矩，则电动机的转速将_减小____。
09．他励直流电动机拖动位能性恒转矩负载以额定转速向上运行，若要使其下放负载，即转速变为负，应采用的方法是在电枢回路串联电阻。
10．一台三相变压器的额定电压U1N/U2N=220K/10KV，Y/Δ—1111．一台频率为50Hz的变压器接在60Hz的电源上运行进，其它不变，则主磁通变小、空载电流变小。
12．在三相交流异步电动机中，使定子绕组通电后产生旋转磁动势的条件是__三相对称绕组______ _ 和三相对称电源。
13．采用Y/Δ变换起动方法，可使三相交流异步电动机的定子绕组电压降低。
14．交流异步电动机能耗耗制动就是断开交流电并在定子绕组的两相或三相加直流电流。
15．某三相交流异步电动机同步旋转磁场的极对数为2，则其同步转速为1500r/min 。
16．三相交流异步电动机的转差率在电动运行状态下小于1。
17．某极对数为p三相交流感应电动机正常运行，其定子电压频率为f1，转差率为s，则转子电动势的频率是5f1，转子电流所产生的旋转磁场转速为60s f1/P 。
他、并、串 、复励电动机机械特性总结
他、并、串、复励电动机机械特性5-4-1 、他（并）励电动机与串励电动机各适用与拖动什么样的生产机械？【答】：他（并）励电动机具有硬的机械特性，适合于拖动有转速恒定要求的生产机械；而串励电动机具有软的机械特性，电机的过载能力强。
因此，适合于拖动牵引和起重机械。
5-4-2 、同容量不同励磁方式的各直流电动机，其转矩特性和机械特性相比较有什么特点？【答】：①、他（并）励电动机的转矩特性是一条过原点的直线，机械特性是一条过理想空载转速点的下降的直线。
他（并）励电动机产生的电磁转矩只与电枢电流成正比。
②、串励电动机的转矩特性是一条上升的抛物线，机械特性是一条下降的近似双曲函数的曲线。
额定负载电流以下时，产生的电磁转矩比并励的小；额定电流以上时，产生的电磁转矩比并励的大。
③、复励电动机的转矩特性和机械特性介于串励和他（并）励机之间。
5-4-3 、为什么直流电动机不允许直接起动？使用起动电阻起动时应如何操作？【答】：直流电动机电枢绕组的电阻一般较小，起动时转速为零，若直接起动电源电压全部加在电枢绕组上，将会产生很大的电流，烧毁电枢绕组，因此直流电动机不允许直接起动。
使用起动电阻起动时：首先接通额定励磁励磁电源，串入起动电阻。
然后接通电枢回路的电源，直流电动机电枢串电阻起动。
随着电动机转子转速的增加，电枢电流相应减小，为了保持足够的起动转矩，应相应减小起动电阻的阻值。
就这样，在起动过程中，随着电动机转速的增加，相应减小起动电阻，直至起动电阻全部切除，起动完毕。
5-4-4 、如果直流电动机并励电路发生断路故障，将产生什么后果？为什么？【答】：如果并励电路发生断路故障，若空载直流电动机将会出现“飞车”；若负载转矩较大，则会出现因电枢电流过大而烧毁的后果。
这是因为并励电路断路，主磁通为很小的剩磁磁通。
感应电势很小，电枢电流很大；若电机所带负载很小，很大的电枢电流在很小的剩磁的作用下，将产生一定的电磁转矩，使电动机加速，只有电动机转速达到很高的危险转速（飞车）时，才可能感应出一定的电势去平衡电源电压，使电枢电流有所减小。
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他励、串励、并励、复励直流电动机的机械
特性，及其工作特性与应用领域
一、他励直流电动机的机械特性，及其工作特性与应用领域
图中：n0为理想空载转速 n’0是实际空载转速。
他励电机的机械特性曲 线斜率小，机械硬度高。
他励直流电动机工作特性 1. 转速特性
2. 转矩特性
T
T C C '=Φ
3. 效率特性
a a
e e R U n I C C =
+
Φ
Φ
e T a T
a T C I C I '==Φ2Fe mec
Cuf
a
a
a c
21a f 2Δ100%1()
p
p p I R I U P P U I I ⎡⎤++++η=
⨯=-
⎢⎥
+⎣
⎦
应用领域
他励电动机常用于转速不受负载影响又便于在大范围内调速的生产机械。
如大型车床、龙门刨床。
二、串励直流电动机的机械特性，
串励电动机的机械特性为双曲线，
转速随转矩的增加而下降速率很快，称为软特性
Rj=0为自然机械特性
Rj不等于零为人工机械特性
工作特性
电动势平衡方程式
电动势公式 转矩平衡方程式 转矩公式
（其中，R fc 为串励绕组电阻）
应用领域
串励电机因转速可调范围广，启动扭矩大的特点被广泛的应用于电动工具，厨房用品，地板护理产品领域。
a e a a E C n C I n
'==Φe 20
T T T =+2e T a T a
T C I C I '==Φa
e f C C K '=T
T f C C K '=2e 200
602πP T T T T n
=+=+⋅
三、并励直流电动机的机械特性
n0为理想空载转速,与端电压有关，
直线斜率k<0,表明n是T的减函数，
其下降速率与调节电阻Rj大小有关。
Rj=0为自然机械特性
Rj不等于零为人工机械特性
Rj=0时，特征曲线接近于水平线，表示硬特性。
即硬度高。
工作特性
1. 转速特性
当U=U N , I f =I f N 时，n=f (I a )的关系曲线如图
2. 转矩特性
当U=U N ,I f =I fN 时，T e =f (I a )的关系曲线如图
e T a T
a T C I C I '==Φ
T
T C C '=Φ
3. 效率特性
当U=U N ,I f =I fN 时，η=f (I a )的关系曲线如图
2Fe mec Cuf a a a c 2
1a f 2Δ100%1()p p p I R I U P P U I I ⎡⎤++++η=⨯=-⎢⎥
+⎣⎦
应用领域
并励电动机常用于转速不受负载影响又便于在大范围内调速的生产机械。
如大型车床、龙门刨床。
a a
e e R U n I C C =
+
Φ
Φ
四、复励直流电动机的机械特性
复励直流电机的机械特性介于并励直流电机和串励直流电机的机械特性之间。
复励直流电动机的工作特性
复励电动机的工作特性介于并励与串励电动机的工作特性之间。
如果并励磁动势其主要作用，他的工作特性就接近并励电动机，
如果串励磁动势起主要作用，他的工作特性就接近串励电动机
应用领域
复励电动机既具有串励电动机的特点，适用于负载转矩变化大需要比较软的机械特性的生产设备中，又可象并励电动机那样在空载或轻载的情况下运行。
常用于轮船、无轨电车、起重采矿设备中。