电机学直流电机).pdf

第二章 直流电机35 2.1 概 述35 2.1.1 直流电机的工作原理35 2.1.2 直流电机的主要结构部件37 2.1.3 直流电机的额定值40 2.2 直流电机的电枢绕组42 2.2.1 基本特点42 2.2.2 单叠绕组44 2.2.3 单波绕组47 2.2.4 电枢绕组的均压线49 2.3 直流电机的磁场50 2.3.1 直流电机按励磁方式分类50 2.3.2 直流电机的空载磁场51 2.3.3 直流电机的电枢磁场56 2.3.4 电枢反应59 2.3.5 感应电动势和电磁转矩60 2.4 直流发电机的基本特性63 2.4.1 基本方程63 2.4.2 他励发电机的运行特性66 2.4.3 并励发电机的自励条件和外特性67 2.4.4 复励发电机的特点70 2.5 直流电动机的基本特性71 2.5.1 基本方程71 2.5.2 工作特性73 2.5.3 机械特性75 2.6 直流电力传动77 2.6.1 电力传动系统基础77 2.6.2 直流电动机的起动81 2.6.3 直流电动机的调速82 2.6.4 直流电动机的制动83 2.7 直流电机的换向86 2.7.1 换向过程86 2.7.2 经典换向理论87 2.7.3 改善换向的措施90 2.7.4 环火及补偿绕组92 2.7.5 无刷直流电机93 2.8 特殊用途的直流电机95 2.8.1 直流伺服电动机95 2.8.2 直流测速发电机97 2.9 电机的发热和冷却98 2.9.1 电机的发热和冷却过程98 2.9.2 电机的绝缘材料和允许温升99 2.9.3 电机的冷却介质和冷却方式100 习 题101 电机学 第二章 直流电机 35 第二章 直流电机 直流电机是指能输出直流电流的发电机，或通入直流电流而产生机械运动的电动机。 直流电动机具有良好的起动性能和宽广平滑的调速特性，因而被广泛应用于电力机车、 无轨电车、轧钢机、机床和起动设备等需要经常起动并调速的电气传动装置中。直流发电机 主要用作直流电源。此外，小容量直流电机大多在自动控制系统中以伺服电动机、测速发电 机等形式作为测量、执行元件使用。 目前，虽然由晶闸管整流元件组成的静止固态直流电源设备已基本上取代了直流发电 机，但直流电动机仍以其良好调速性能的优势在许多传动性能要求高的场合占据一定地位。 本章主要研究换向器式直流电机。首先介绍其基本原理和基本结构，分析其磁路系统和 电路系统，然后重点研究不同运行状态时的电磁过程及工作特性。普通旋转电机(包括直流 电机和交流电机)运行过程中的一些共性问题，如发热与冷却电力传动基础等也在本章中作 简要介绍。 2.1 概 述 2.1.1 直流电机的工作原理 直流电机的工作原理可用图2.1 所示的最简模型进行说明。图中，两个空间位置固定的 瓦形永磁体N 极与 S 极之间，安放一个绕固定轴(几何中心)旋转的铁制圆柱体(通称为电枢 铁心，大多用冲制为圆形的硅钢片叠压而成) 。铁心与磁极之间的间隙称为气隙。设铁心表 面只敷设了两根导体ab 和cd ，并联接成单匝线圈abcd 。线圈首末端分别与弧形铜