直流电机的感应电动势和电磁转矩.
电枢绕组的感应电动势与电磁转矩
3）电机总的电磁转矩则为：
Ia D I a 2 p T Bav l N l N 2 a 2 l 2 a 2 pN I a CT I a 2a
pN 式中： CT 2a
是一个常数，称为转矩常数，
Ra Rsa T
1.7 他励直流电动机的机械特性
2、降低电压时的人为机械特性
保持R Ra , N 不变，只改变电枢电压 U时的人为特性：
U Ce N Ra T 2 Ce CT N
n
n
n0
n01
特点：1)n0随 U
UN
变化, 不变； U不同,曲线是一组平行线。 2)
Ea U
If Uf
Φ
T1 Tem T0
1.8 直流发电机
三.功率平衡方程 原动机输入给发电机的机械功率 P 1 空载损耗 p0包括： 机械摩擦损耗 pmec、铁损耗 pFe 、附加损耗 pad 电磁功率 Pem P1 P0 Tem Ω Ea I a 电磁功率一方面代表电动势为 Ea的电源输出电流 I a 时发出 的电功率，一方面又代表转子旋转时克服电磁转矩所消耗的机 械功率。 电枢回路电阻及电刷与换向器表面接触电阻上的铜损耗 PCua
pN （电动势常数） 其中 Ce 为电机的结构常数 60 a
N 2 a （N
可见，直流电机的感应电动势与电机结构、气隙 磁通及转速有关。
电枢绕组的电磁转矩
如果电动势和发电机相关，那么，电磁转矩和电动机 可以联系在一起，求解电磁转矩的过程和求解电动势是 一样的： 1）先求一根导体的平均电磁力：
f av Bav l ia
式中，
P 1 UI a ——电动机从电源输入的功率；
Pem Ea I a
2 pcua I a Ra
又，
Pem E a I a
pN pN 2a nI a I a T 60 a 2a 60
式中，
2n 60
——电动机的机械角速度，单位为弧度/秒。
直流电动机稳态运行的基本关系式
直流电动机稳态运行的基本关系式
他励直流电动机的功率流程图
并励直流电动机的功率平衡方程式
P 1 P 2 pcuf pcua p Fe pmec P 2 p
p pcuf pcua pFe pmec ——并励直流电动机 式中， 的总损耗。
直流电动机
并励直流电动机的工作特性
并励直流电动机的工作特性是指当电动机的端电压U=UN、励磁电流 If=IfN、电枢回路不串外加电阻时，转速n、电磁转矩T、效率η分别与电枢电流 I a之间的关系。 1、转速特性定义：当来自U UNI 、
I fN
时， n
f (I a )
n n
由方程式可得
n
UN Ra Ia Ce Ce
(一)在励磁电流一定情况下，负载电流增大，电枢反应的去 磁作用使每极磁通量减少，使电动势减少；
0
I
(二)电枢回路上的电阻压降随负载电流增大而增加，使端电压 下降。
1.8 直流发电机
三、调节特性
U C 2 时，I f f(I) 定义：当 n C1 、
由曲线可见，在负载电流变化 时，若保持端电压不变，必须改变 励磁电流，补偿电枢反应及电枢回 路电阻压降对对输出端电压的影响.
将转矩平衡方程两边乘以机械角速度Ω，得
T T2 T0
可写成
Pem P2 p0 P2 pmec pFe
式中， 耗 p Fe
Pem T ——轴上输出的机械功率； P2 T2
p0 T0
——电磁功率；
——空载损耗，包括机械损耗
pmec
和铁损
由前述功率方程可以作出并励直流电动机的功率流 程图：
U1 U N
U1
Tem
1.7 他励直流电动机的机械特性
3、减弱励磁磁通时的人为机械特性
保持 R Ra ,U U N 不变，减小每极磁通Φ的人为机械特性：
UN Ra n T 2 Ce Ce CT
n0增大； 特点：1）弱磁， 增大 2）弱磁，
1.8 直流发电机
直流发电机的基本方程
直流电动机稳态运行的基本关系式
当电动机稳态运行时，有几个平衡关系，分别用方 程式表示。 U=Ea+ IaRa （1）电压平衡方程式 I=Ia+If
式中，Ra为电枢回路电阻，其中包括电刷和换向器之间的接触电阻。 显然，直流电动机在电动机运行状态下的电枢电动势Ea总小于端电 压 U。
（2）转矩平衡方程式
1.6.1 直流电动机稳态运行的基本关系式
如图，并励直流电动机的示意图。接通直流电源时，励磁 绕组中流过励磁电流If，建立主磁场，电枢绕组流过电枢电流 Ia，电枢旋转时，电枢导体又切割气隙磁场，产生电枢电动势 Ea，其方向与Ia相反，称反电动势。
直流电动机稳态运行的基本关系式
图1.25 并励直流电动机
Bav
l
电枢绕组的感应电动势
一根导体的平均电动势为：
eav Bav lv
又因为：
n v 2 p 60
e av n 2 p 60
所以：
电枢绕组的感应电动势
因为一条支路里的串联总导体数 为 电枢总导体数），于是，电枢电动势为： N N n Ea eav 2 p 2a 2a 60 pN n C e n 60a
磁转矩的大小正比与每极磁通和电枢电流。
I a 2aia 是电枢总电流，从表达式可以看出，电
电枢绕组电磁转矩
Ce ，CT 对于一个具体的电机而言，是一个常数，
并且通过换算，两者之间有一固定的关系，
CT 9.55Ce
或
CT 60 9.55 Ce 2
直流电动机 直流电动机平衡方程式
一般情况下，若额定励磁电压与电枢电压相等，他励和 并励直流电动机就无实质性区别。本章以分析并励直流电动 机为重点。
T T2 T0
式中，T为电磁转矩，T2为轴上所带生产机械的转矩，T0为电动机空载 损耗转矩。
（3）功率平衡方程式
直流电动机稳态运行的基本关系式
将电压平衡方程两边同乘以电枢电流Ia，得到：
UIa=EaIa+ Ia2Ra
可以写成：
P 1 P em pcua
——电磁功率； ——电枢回路的铜损耗。
1.7 他励直流电动机的机械特性
直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、 电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电 动机的转速与电磁转矩之间的关系： n f (T ) 由电压平衡方程式可得机械特性的表达式：
n U Ra Rsa T 2 C e C e CT
空载特性曲线上升分支
U
平均空载特性曲线
If
空载特性曲线下降分支
二、外特性
1.8 直流发电机
他励
I f I fN 时，U f(I) U 定义：当n nN 、
由曲线可见，负载电流增大时，端 电压有所下降。
U0
为什 么低?
并励
根据 U Cen I a Ra 可知端电压下降 有两个原因：
n0 n'0 nN
1 机械特性方程式
n
n0 T
n0 称为理想空载转速。
U R T0 2 实际空载转速 n0 Ce CeCT
Tem T0
TN
1.7 他励直流电动机的机械特性
一、固有机械特性
当 U U N , N , R Ra 时的机械特性称为固有机械特性：
如图规定各物理量的参考方向
一.电动势平衡方程
U
Ia
T1
T0
Ea
Tem
Ea U Ia Ra 2 ΔUb U Ia Ra
从方程式可见，直流发电机满足
n
二. 转矩平衡方程 发电机轴上有三个转矩：原动机输入给的驱动转矩 T1 、电磁转 矩Tem和机械摩擦及铁损引起的空载转矩 T0。转矩平衡方程为：
If
0
I
1.8 直流发电机
1.8.3 并励发电机的自励条件和外特性
并励发电机的励磁是由发电机本身的端电压提供的，而 端电压是在励磁电流作用下建立的，这一点与他励发电机不 同。并励发电机建立电压的过程称为自励过程，满足建压的 条件称为自励条件。
1.7 他励直流电动机的机械特性
1、电枢回路串接电阻时的人为机械特性
保持 U U N , N不变,只在电枢回路中串入电阻 Rsa 的人为特 性
UN Ra Rsa n T 2 Ce N C e CT N
n
n0
n0 不变，变大； 特点：1）
2） 越大，特性越软。
Ra
额定负载时的转速降 nN 对额定转速 n N 的比值用百 分数表示时称为额定转速变化率：
n N n0 n N n N % 100% 100% nN nN
中小型他励直流电动机的 n N % 为5%~10%。
2.人为机械特性
使用直流电动机时，其固有机械特性往往不能满足要 求，这时可改变电源电压U、每极磁通Φ和电枢回路串接 的附加电阻Rsa三个量中的某个量，从而改变电动机的机 械特性，如此得到的机械特性称为人为机械特性。 注意：只讨论改变其中一个量，其他值在额定条件下的人 为机械特性。
输出的电功率 P2 Pem P Cua 自励发电机中还应减去励磁损耗 pcuf
1.8 直流发电机
他励发电机的运行特性
一、空载特性
定义:当n C1 、 I 0 时， U f(I f )
2021年电机拖动知识点概要
电机拖动知识点概要1、直流发电机工作原理当原动机拖动电枢以恒定方向旋转式，线圈边将切割磁力线并感应出交变电动势，由于电刷和换向器的“整流”作用，使电刷极性保持不变，在电刷间产生直流电动势。
2、直流电动机的工作原理在电刷两端加直流电压，经电刷和换向器作用使同一主磁极下线圈边中的电流方向不变，该主磁极下线圈边所受电磁力的方向亦不变，从而产生单一方向的电磁转矩，使电枢沿同一方向连续旋转。
3、直流电机的可逆原理同一台电机既能作电动机亦能作发电机运行的现象。
4、直流电机的结构主要由静止的定子和旋转的转子构成，定子和转子之间存在气隙。
①定子由主磁极、换向极、机座、端盖、轴承、电刷装置等组成。
②转子转子的作用是感应电动势并产生电磁转矩；它包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、轴和风扇等。
5、直流电机电枢绕组（基本形式叠绕组和波绕组）分类单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组及混合绕组等。
单叠绕组特点同一个元件的出线端连接于相邻的两个换向片上，相邻元件依次串联，后一个元件的首端与前一个元件的尾端连在一起并接到同一个换向片上，最后一个元件首端与第一个元件尾端连在一起，形成一个闭合回路。
【注支路对数a等于电机的极对数p，即a=p】单波绕组特点同一个元件的两个出线端所接的两个换向片相隔接近于一对极距，元件串联后形成波浪形，所以称为“波绕组”。
【注并联支路数总是2，即极对数a=1】★单叠与单波绕组区别单叠绕组可通过增加磁极对数来增加并联支路对数，适用于低电压、大电流的电机。
单波绕组的并联支路对数a=1，每条并联支路数串联的元件数较多，适用于小电流、较高电压的电机。
6、直流电机分类（按励磁方式分）他励、并励、串励、复励7、主磁通和漏磁通定义及其作用同时与电枢绕组（即转子绕组）和励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为主磁通；只与励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为漏磁通。
主磁通与通电的转子绕组相作用产生电磁转矩，使电机转动；漏磁通无用。
第1章 直流电动机基本理论及结构
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1.1 直流电动机的原理与结构
电动机铭牌上所标的数据为额定数据.具体含义有以下几点。 电动机铭牌上所标的数据为额定数据 具体含义有以下几点。 具体含义有以下几点 1.型号 型号 电动机的型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯 数字表示。 数字表示。 2.直流电动机的额定值 直流电动机的额定值 (1)额定功率 N是指电动机在额定状态下运行时轴上输出的 额定功率P 额定功率 机械功率.又称为额定容量 又称为额定容量(W) 机械功率.又称为额定容量(W) 。它等于额定电压和电流的 乘积再乘上电动机的效率. 乘积再乘上电动机的效率 (2)额定电压 N是指电动机寿命期内安全工作的最高电压 额定电压U 额定电压 (V). (3)额定电流 N是指电动机轴上带有额定机械负载时的输人 额定电流I 额定电流 电流(A). 电流 (4)额定转速 N是指在额定电压、额定电流和额定输出功率 额定转速n 额定转速 是指在额定电压、 的情况下电动机运行时的旋转速度(r/min) . 的情况下电动机运行时的旋转速度
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1. 2 直流电动机电枢绕组
1.2.2 电枢绕组的基本要求及绕制规则
对电枢绕组的基本要求是:一方面能够产生足够大的电动势 对电枢绕组的基本要求是 一方面能够产生足够大的电动势. 一方面能够产生足够大的电动势 通过一定大小的电流.产生足够的转矩 产生足够的转矩;另一方面要尽可能节 通过一定大小的电流 产生足够的转矩 另一方面要尽可能节 约材料.结构简单 结构简单。 约材料 结构简单。 绕组是由元件构成的一个元件由两条元件边和端接线组成。 绕组是由元件构成的一个元件由两条元件边和端接线组成。 元件边放在槽内.能切割磁力线产生感应电动势 称为“‘ 能切割磁力线产生感应电动势.称为“‘有 元件边放在槽内 能切割磁力线产生感应电动势 称为“‘有 效边” 端接线放在槽外 不切割磁力线.仅作为连接线使用 端接线放在槽外.不切割磁力线 仅作为连接线使用。 效边”;端接线放在槽外 不切割磁力线 仅作为连接线使用。 为了便于嵌线.每个元件的一个边放在某一个槽的上层 每个元件的一个边放在某一个槽的上层.称为 为了便于嵌线 每个元件的一个边放在某一个槽的上层 称为 上层边.另一个边则放在另一个槽的下层 称为下层边。 另一个边则放在另一个槽的下层.称为下层边 上层边 另一个边则放在另一个槽的下层 称为下层边。绘图 为了表达清晰.将上层边用实线表示 时.为了表达清晰 将上层边用实线表示，下层边用虚线表示。 为了表达清晰 将上层边用实线表示，下层边用虚线表示。
直流电机的基本原理和电磁关系
2）合成节距：y K 1 19 1 9
p
2
3）第一节距：y1
Ze 2p
19 4
5
4）第二节距： y2 y y1 4
2、作图 (2p=4、τ=4.75、y1=5、y=9、y2= 4 )
13452）标画连槽磁电并接号极流联各、 方 支 元换电向路件向刷。，片电引号刷出极出性线
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
交轴电枢反应的影响：
1）不考虑饱和 从 Bδ 的分布:
一半加强
G：后极尖 M：前极尖
一半削弱
G：前极尖 M：后极尖
产生畸变，总磁通量不变
几何 中性线
物理 中性线
2）若考虑饱和：分布不均→产生畸变→呈去磁作用 3）产生换向火花→引起环火
四、直轴电枢反应 1、电刷移过β角
电枢电流分布改变
Fad 呈 去 磁 作 用
+
B26
3、元件连接图
B26
1
2
3
4
5
6
20
19
7
18
8
9
17
10
16
绕组展开图 元件连接图
15
14
13
12
11
4、小结：
1）单叠绕组中： 2a 2 p(a p) （固定）
2）每支路有 Z e 个元件 2p
3）在整个电枢闭合回路中 e 0 内部无环流
4）电刷数＝极数
5）电刷间引出电势＝支路电势
3、上式为电刷接交轴导体位置导出，若将电刷移至 直轴导体位置时，则 Ea=0
5、电刷间为直流电动势，而导体电动势却是交变的 f pn 60
直流电机
直流电机一、填空1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 。
答：交流的。
2. 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。
答：制动，驱动。
3. 串励直流电动机在负载较小时，a I ；当负载增加时，T e ，a I ；n 随着负载增加下降程度比并励电动机要 。
答：小，增加，增加，严重。
一台p 对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为a r ,电枢电流为a I ,可知此单迭绕组有 条并联支路，其每条支路电阻为 。
答：a 2,2r p p4. 并励直流电动机改变转向的方法有 ； 。
答：励磁绕组接线不变，将电枢绕组的两个接线端对调；电枢绕组接线不变，将励磁绕组的两个接线端对调。
5. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向 ，磁通方向 ，转速n 的方向 。
答：反向，反向，不变。
6. 当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将 。
答：下降。
7. 直流电机若想实现机电能量转换，靠 电枢磁势的作用。
答：交轴。
8. 直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是 ；若为电动机，则直轴电枢反应是 。
答：去磁作用，增磁作用。
二、选择填空1. 一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机转速 。
A ：降低，B ：保持不变，C ：升高。
答：C2. 一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30%，而励磁电流及电枢电流不变，则 。
A ：E a 下降30%B ：T 下降30%C ：E a 和T 都下降30%D ：端电压下降30%答：A3. 一台他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：改变原动机的转向或改变励磁绕组的接法答：C4. 把直流发电机的转速升高２０℅，他励方式运行空载电压为01U ，并励方式空载电压为02U ,则 。
Ａ：01U = 02UＢ：01U < 02UＣ：01U > 02U答：B5. 起动直流电动机时，磁路回路应 电源。
《直流电机》练习题
《直流电机》练习题一、填空题1.直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是，电刷外部电动势和电流是。
2.一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流If不变，当加上一恒定转矩的负载后，发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法。
串入电阻后，电动机的输入功率P1将，电枢电流Ia电动机的效率η将。
，转速n 将，3.一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，则稳定后电机的电流为倍的额定电流（假设磁路不饱和）。
4.并励直流电动机，当电源反接时，其中Ia的方向，转速方向。
5.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。
答：制动，驱动。
6.电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流Ia增加时，转速n 将，转矩T 将。
7.直流电动机电刷放置的原则是：。
8.直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速。
9.并励直流电动机改变转向的方法有、。
10.当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将。
11.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。
12.直流电机单叠绕组的并联支路对数为，单波绕组的并联支路对数。
13.直流电机若想实现机电能量转换，靠电枢磁势的作用。
14.直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是；若为电动机，则直轴电枢反应是。
二、选择题1.一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30%，而励磁电流及电枢电流不变，则。
A.Ea下降30% B. T 下降30%C：Ea和T 都下降30% D：端电压下降30%2.一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.改变原动机的转向或改变励磁绕组的接法D.改变原动机的转向的同时，改变励磁绕组的接法3.把直流发电机的转速升高20%，他励方式运行空载电压为U01，并励方式空载电压为U02，则。
国家开放大学 电气传动与调速系统章节测试参考答案
《电气传动与调速系统》章节测试参考答案第一章电气传动的动力学基础1-1 电气传动系统的运动方程、多轴系统和机械特性一、单选题1.电气传动系统中，除了电源和生产机械外，还有（）A. 发动机、传动机构和控制设备B. 电动机、传动机构和控制设备C. 电动机、传动机构和显示设备D. 电动机、传动机构和显示设备2.动态转矩时，系统处于（）A. 加速运动的过渡状态B. 恒转速稳定状态C. 静止状态D. 减速运动的过渡状态3.电动机为发电状态时，传送到电机的功率（）工作机构轴上的功率A. 小于B. 等于C. 均有可能D. 大于4.在电动机转子、工作机构和传动机构中，飞轮矩所占比重最大的是（）A. 均有可能B. 传动机构C. 工作机构D. 电动机转子5.对于反抗性恒转矩负载，n为正方向时TL为正值，n为负方向时TL也为负值，所以反抗性恒转矩负载特性曲线应在（）内A. 第二和第四象限B. 第二和第三象限C. 第一和第二象限D. 第一和第三象限6.图示机械特性曲线中，（C）是恒功率负载特性。
A. B.C. D.二、判断题7.由电气传动系统作旋转运动时的运动方程可知，T与TL都是有方向的变量，电磁转矩T的正方向与n相同，负载转矩TL的正方向与n相反。
（√）8.将多轴系统折算为一个等效的单轴系统后，折算前后系统传递的功率及系统所存储的动能不变。
（√）9.电动机带动工作机构旋转时，传动损耗由工作机构负担。
（×）10.下放重物时，重物在重力作用下拉着整个系统反向运动，电动机的电磁转矩是制动转矩，传动机构的损耗由电动机承担。
（×）11.起重机的重物升降运动中，重物不论是做提升还是下放运动，重物的重力所产生的负载转矩的方向总是不变的。
（√）12.泵类负载的生产机械中，介质对机器叶片的阻力与转速成正比关系。
（×）1-2 电气传动系统稳定运行条件一、单选题1.电气传动系统稳定运行的必要条件是，电动机的机械特性曲线与负载的机械特性曲线（）A. 要经过原点B. 一定要有交点C. 要在第一象限D. 一定不能有交点2.恒转矩负载稳定运行的充分条件为（）。
电机与电力拖动 第3章 直流电机的基本理论讲解
3.6 直流电动机稳态运行时的基本方程式和工作特性（重点)
3.6.1 直流电动机稳态运行时的基本方程式（电压、转矩、功率）
1 电压平衡方程式
+ Ia
If +
U Ea M
U
－
－
2 转矩平衡方程式
励磁电路： U = Rf If 电枢电路： U= Ea + Ra Ia
U： 端电压；
Ea ：电枢电动势； Ra ：电枢回路电阻； Rf ：励磁回路电阻； U>Ea时：电动机； U<Ea时：发电机；
If
Ia
Ea : 感应电动势
Uf
Ea MU
Ia :电枢电流 Ra :电枢电阻 I f :绕组电流
Rf Ra
Rf :绕组电阻
他励 I I N I f Ia
U UN Ea IaRa
U UN I f Rf
Ra
If
U
M
Rf
并励
Ea
I IN I f Ia U UN Ea IaRa
P
Ea
I
；
a
n ::转机速械；角速度, (2n ) / 60；
转矩的求法：T CT Ia
CT : 转矩常数CT ( pN ) /(2a); p : 磁极对数；
Ia：电枢电流I N ;
题2：一台他励直流电动机的额定数据为PN＝17kW，UN＝220V，nN＝1000r/min， IN＝92A，电枢绕组的电阻Ra＝0.2Ω，电刷压降2△Ub＝2V。试计算：（1）电 动机的额定电磁转矩。（2）理想空载转速和实际空载转速。（3）电动机的 输出转矩保持为额定值不变，在电枢回路中串入0.3Ω电阻，求电动机转速。
第06直流电机的感应电势和电磁转矩
直流电动机的转矩平衡方程
N
nT
T0 T2
T T0 T2
Ia
S
Ia
U
直流发电机的转矩平衡方程
N
T T0
T1
n
Ia
T T0 T2
Ia
S
本讲小结
1. 电枢绕组产生的感应电势 2. 电枢绕组产生的电磁转矩 3. 电势平衡与转矩平衡
p= 2
a= 1
pN 2´ 372 Ce = = = 12.4 60a 60´ 1
Ea 250 F= = = 7.07? 10- 3 Wb Ce n 12.4´ 2850
2 电磁转矩
一、 电磁转矩的概念
电磁转矩是电枢每个导体所产生的平均电磁转矩之和。 每个导体的平均电磁转矩为其平均电磁力与电枢半径乘积。
此式是公式 Blv 的宏观表达式。在电机学中具有重要地位。 它把电量Ea、机械量 n 通过磁场 联系起来了。
【例题】一台10KW、4极、2850r/min的直流发电机，电枢绕 组为单波绕组，整个电枢总导体数为372。当发电机发出的电 动势Ea=250V时，求气隙每极域的磁通量。 【解】 极对数 支路对数 电动势常数 每极域磁通量
pN 2´ 186 CT = = = 59.2 2ap 2创 1 3.14
3 PN 100´ 10 额定电流 I N = = = 331A U N hN 330´ 0.915
额定电磁转矩
TN = CT F N Ia = 59.2创 6.98 10- 2 ? 331 1367.7Ngm
3 电势平衡与转矩平衡
N
n
fx
N
fx
n
fx fx
Sห้องสมุดไป่ตู้
《电机学》学习笔记
总体基础：导线的感应电动势：e=Blv 电机感应电动势E=C Eφn=pN60a*φn导线所受电磁力：f=Bxli 电磁转矩Tem=pN2πaφIa=C TφI a电机内气隙磁场：F m=F a+F f1第一部分直流电机一、结构：定子为永磁极，为电机提供一个固定的磁场，成对出现。
绝大多数不采用永磁体，由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。
转子上面为电枢绕组。
电动机时，转子通以直流电压，经过换向器变在转子内部体现为每根导体上的交变电流，用以驱动旋转。
发电机时，由于转子切割磁场，电枢内每根导线上产生交变电流，通过换向器对外体现为直流电。
换向器通过电刷连接外电路。
电枢铁心用于固定支撑电枢绕组和导通磁路。
为了减少涡流损耗，采用0.5~0.35的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。
额定值：额定功率P N（W），额定电压U N（V），额定电流I N（A），额定转速n N（r/min）,额定效率η，额定转矩T N。
发电机：P N=U N*I N 电动机：P N=U N*I N*η额定值是电机运行的基本依据，一般希望电机按照额定值运行。
运行于额定值时称为满载。
运行时超过额定容量，称为过载。
运行远低于额定容量，称为轻载。
过载使电机过热，降低使用寿命，甚至损坏电机，应避免。
轻载浪费容量和降低了效率，不建议采用。
二、直流电机分类和通用方程1、分类：他励：励磁电流和电枢电路采用不同电源。
并励：励磁绕组和电枢并联串励：励磁绕组和电枢串联复励：电机里同时存在并励绕组和串励绕组。
并励和串励绕组磁动势相加称积复励，相减称差复励。
并励绕组与电枢绕组并接，串励绕组与电枢串接，称短复励。
并励绕组与串励绕组串联后与电枢绕组并联，称长复励。
2、直流电机可逆性：当电机以较高转速n旋转时，产生E>U，则电机电枢电流与E同向，电磁转矩Tem与n反向，电机为发电机运行状态。
当电机以较低转速n旋转时，产生E<U，则电机电枢电流与E反向，电磁转矩Tem与n同向，电机为电动机运行状态。
电机与控制作业一(含习题解答)
《电机与控制》作业一（含习题解答）1. 直流电机定转子各由哪些主要部件组成？各部件的主要作用是什么？直流电机由定子和转子两部分组成。
定子部分包括∶（1）主磁极由主极铁心和套在铁心上的励磁绕组组成，它的作用是建立主磁场。
（2）换向（附加）极由换向极铁心和套在上面的换向极绕组组成，用来改善直流电机的换向。
（3）电刷装置由电刷、刷握和汇流条组成，它是将直流电引入或引出电枢的装置。
（4）机座即电机定子外壳，起固定与支撑的作用，同时又是主磁路的一部分。
（参照教材图1-1）2. 直流电机铭牌上的额定功率、额定电压、额定电流，对于发电机和电动机各指什么？直流电机的铭牌数据∶对发电机额定功率指能够输出的最大电功率，额定电压和额定电流指输出的最高电压和最大电流（P N=U N I N）；而对电动机额定功率指能够输出的最大机械功率，额定电压和额定电流指允许输入的最高电压和最大电流（P N=U N I NηN）。
3. 直流电机有哪几种励磁方式？不同励磁方式的电动机如何实现反转？直流电机的励磁方式分为∶他励、并励、串励、复励。
单独改变励磁绕组极性或者电枢绕组极性都可使电机实现反转，如果两者极性同时改变，电机仍将沿原方向运转。
4. 什么叫电枢反应？它对电机产生哪些影响？“电枢反应”就是电枢磁场对主磁场的影响。
产生的影响包括∶使主磁场发生畸变，磁力线不再对称于磁极轴线；物理中线偏离几何中线不再重合，几何中线处磁场不再为0；削弱了主磁场。
这些影响将对直流电机的正常运行产生恶劣作用，必须设法消除。
5. 串励直流电动机有哪些特点？串励直流电动机的机械特性曲线是一条非线性的软特性，当轴上负载为0时电机转速∞，所以串励直流电动机不允许轻载工作；由于它的电磁转矩与电枢电流的平方成正比，所以起动转矩大，过载能力强；由于电枢与励磁绕组串联，通入直流或交流电流电机都不受影响，所以在交流电源情况下亦可正常工作。
6. 直流发电机的电磁转矩与原动机的拖动转矩，电动机的感应电动势与电枢电压之间的方向相同还是相反？各有何物理意义？直流发电机的电磁转矩与原动机输入的拖动转矩方向相反，是一对作用力和反作用力的关系。