【正文】 機(jī)械特性的斜率。式中， n0稱為理想空載轉(zhuǎn)速， 五、他勵(lì)直流電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)方程和外特性時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，即 與發(fā)電機(jī)不同，電動機(jī)運(yùn)行的目的是拖動負(fù)載運(yùn)行。機(jī)械軸的輸出轉(zhuǎn)矩；四、電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩五、他勵(lì)直流電動機(jī)的穩(wěn)態(tài)方程和外特性u 他勵(lì)直流電機(jī)的穩(wěn)態(tài)方程216。 不同極性磁極下的電樞導(dǎo)體中電流的方向也不同，所以電樞所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向都是一致的，因而電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩等于一根導(dǎo)體電磁轉(zhuǎn)矩的平均值 Tav乘以電樞繞組總的導(dǎo)體數(shù) N，即：式中： CT=PN/2πa，對已制成的電機(jī)是一常數(shù)，稱為直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)。四、電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩式（ 320）表明：對已制成的電機(jī)，電樞電動勢 Ea與每極磁通 Φ和轉(zhuǎn)速 n的乘積成正比，式中的 Φ一般是指負(fù)載時(shí)氣隙合成磁場的每極磁通。設(shè)電樞繞組總的導(dǎo)體數(shù)為 N，則每一條并聯(lián)支路總的串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)為 N／ 2a， 四、電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩 實(shí)際的氣隙合成磁場磁通密度分布曲線如圖 324(b)中的曲線 Bδx所示。三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場電樞磁勢與磁場分布 三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場圖 324三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場l負(fù)載時(shí)氣隙合成磁場 電樞磁動勢空間分布為一三角形波，三角形波磁動勢的最大值在幾何中性線位置，磁極中心線處為零。三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場式中： D為電樞直徑； A為沿電樞表面周長方向單位長度上的安培導(dǎo)體數(shù)。圖中磁極軸線上的 O為圓點(diǎn)，距圓點(diǎn) 177。電樞元件邊中電流的方向以電刷軸線為界，圖例中設(shè)上部元件邊中電流為流出，下部元件邊電流為流進(jìn)。電樞磁勢與磁場分布 直流電機(jī)的負(fù)載磁場與電樞反應(yīng) 三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場圖 323通常把電樞磁動勢對氣隙磁通密度分布的影響稱為電樞反應(yīng)（ armature磁極中心及其附近，氣隙 δ較小且均勻不變，磁通密度較大且基本為常數(shù)；靠近兩邊極尖處，氣隙逐漸變大，磁通密度減?。怀鰳O尖以外，氣隙明顯增大，磁通密度顯著減小；在磁極之間的幾何中性線處，氣隙磁通密度為零?？蛰d時(shí)氣隙磁通密度分布一般情況下，磁極極靴寬度約為極距的 75％左右，如圖 322所示。在額定狀態(tài)下，電機(jī)往往工作在飽和點(diǎn)附近，這樣既可以獲得較大的磁通，又不致需要太大的勵(lì)磁磁動勢，從而可以節(jié)省鐵心和勵(lì)磁繞組的材料。三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場圖 321 主磁通經(jīng)過的路徑稱為主磁路。三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場l主磁通和漏磁通 空載運(yùn)行時(shí)電樞電流為零或近似等于零，因此空載磁場是指主磁極勵(lì)磁磁動勢單獨(dú)產(chǎn)生的勵(lì)磁磁場，亦稱為主磁場。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式不同，運(yùn)行特性和適用場合也不同?！?　 串勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，如圖 319　 　 并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，如圖 319（ b）所示，勵(lì)磁電壓等于電樞繞組端電壓。永磁直流電機(jī)也屬于他勵(lì)直流電機(jī)，其勵(lì)磁磁場與電樞電流無關(guān)。(c)直流電機(jī)的勵(lì)磁方式(a)三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場圖 319主磁極上勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁動勢稱為勵(lì)磁磁動勢。 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式　 　 設(shè)繞組的支路電流為 ia，電刷電流為 Ia，對單疊繞組和單波繞組均有 單疊繞組和單波繞組的主要差別在于并聯(lián)支路對數(shù)的多少?！∪⒅绷麟姍C(jī)的電樞繞組和磁場可以看出，單波繞組將上層邊在 N極下的所有繞組元件串聯(lián)起來組成一條支路，將上層邊在 S極下的所有繞組元件串聯(lián)起來組成另一條支路，因此單波繞組的并聯(lián)支路數(shù)總是 2，并聯(lián)支路對數(shù)恒等于 1。所有元件依次串聯(lián)，最終構(gòu)成一個(gè)閉合回路，故單波繞組又稱為串聯(lián)繞組。三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場第二節(jié)距虛槽數(shù) 節(jié)距計(jì)算?！?例 35】 直流電機(jī)極數(shù) 2p=4，且 Z=S=K=15，試接成單波繞組。第一節(jié)距的確定原則與單疊繞組相同， 若將所有同極下的元件串聯(lián)后回到原來出發(fā)的那個(gè)換向片的相鄰換向片上，則該繞組稱之為單波繞組?！　?③ 并聯(lián)支路對數(shù)等于極對數(shù)。 對照圖 315和圖 314可以看出，從電刷外面看繞組時(shí)，電樞繞組由 4條并聯(lián)支路組成，上層邊處在同一極下的元件中感應(yīng)電動勢方向相同，串聯(lián)起來構(gòu)成一條支路；被電刷短路的元件中電動勢等于 0，此時(shí)這些元件不參加組成支路，因此，單疊繞組的并聯(lián)支路對數(shù) a總等于極對數(shù) p， 如果工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，設(shè)電樞繞組的轉(zhuǎn)向不變，則電樞繞組各元件中感應(yīng)電動勢的方向用右手定則確定，與電動機(jī)狀態(tài)時(shí)的電流方向相反，因此電刷的正負(fù)極性不變。圖中設(shè)電刷寬度等于一片換向片的寬度。 單疊繞組的展開圖已經(jīng)畫成，但為了幫助理解繞組的工作原理和確定電刷的位置，一般在展開圖上還應(yīng)畫出磁極和電刷。單疊繞組連接順序圖三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場”的數(shù)字代表下層元件邊所在的槽號。＝ 1)，為使圖形規(guī)整起見，取換向片寬度等于一個(gè)槽距，從而畫出與 1號元件首端相連的 1號換向片，末端和相鄰的 2號換向片相連，可以依次畫出 2至 16號元件，從而將 16個(gè)元件通過 16片換向片連成一個(gè)閉合的回路。=1+4＝ 5號槽的下層。（ 2）按節(jié)距 試?yán)@制其單疊整距繞組?，F(xiàn)舉例說明單疊繞組的連接方法和特點(diǎn)。與合成節(jié)距 每個(gè)元件的首、末兩端所接的兩片換向片在換向器圓周上所跨的距離，用換向片數(shù)表示，稱為換向器節(jié)距 單波繞組取 “+”號。y2 必須是整數(shù)，為此，一般取第一節(jié)距 式中： p 為磁極對數(shù)。表征電樞繞組元件本身和元件之間連接規(guī)律的數(shù)據(jù)為節(jié)距，直流電機(jī)電樞繞組的節(jié)距有第一節(jié)距 yl、第二節(jié)距 y合成節(jié)距 即 K，即 為便于嵌線，每個(gè)元件的一個(gè)元件邊嵌放在某一槽的上層，稱為上元件邊，畫圖時(shí)以實(shí)線表示；另一個(gè)元件邊則嵌放在另一槽的下層，稱為下元件邊，畫圖時(shí)以虛線表示，圖 312所示。波繞組元件三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場　 (b) 直流電樞繞組的基本知識三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場圖 311 (5)這種電機(jī)是封閉式的，用于多灰塵但無腐蝕性氣體的場所。是 Z型系列的改進(jìn)型，也是防護(hù)式。這種系列是通風(fēng)防護(hù)式的。 　 Z：直流； 2：設(shè)計(jì)序號； 1：鐵心長度； 2：機(jī)座號 例如： Z2—12為了滿足各行各業(yè)對產(chǎn)品的不同要求，生產(chǎn)廠將產(chǎn)品制成不同型號系列。＝ 1500r／ min， η＝ 89． 2％，試求該電動機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的輸入功率 P1及電流 IN。根據(jù)負(fù)載選擇電機(jī)時(shí)，最好使電機(jī)接近于滿載運(yùn)行。直流電動機(jī) ：直流發(fā)電機(jī)：二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌　 　 直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，如果各個(gè)物理量均為額定值，就稱電機(jī)工作在額定運(yùn)行狀態(tài)，亦稱為 滿載運(yùn)行 。二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌　 　 額定值一般標(biāo)在電機(jī)的銘牌上，故又稱為銘牌數(shù)據(jù)。 (2)二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌　 　 (1)額定值一般標(biāo)在電機(jī)的銘牌或產(chǎn)品說明書上。換向片的緊固通常如圖 310所示，換向片的下部做成鴿尾形，兩端用鋼制Ｖ形套筒和Ｖ形云母環(huán)固定， 二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌圖 39不同線圈邊分上、下兩層嵌放在電樞槽中，線圈與鐵心之間以及上、下兩層線圈邊之間都必須妥善絕緣。圖 38 是主磁通磁路的主要部分，同時(shí)用以嵌放電樞繞組。電刷放在刷握內(nèi)，用彈簧壓緊，使電刷與換向器之間有良好的滑動接觸，如圖 37所示，刷握固定在刷桿上，刷桿裝在圓環(huán)形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌4）電刷裝置 整個(gè)換向極用螺釘固定于機(jī)座上。換向極的作用是改善電機(jī)換向，減小電機(jī)運(yùn)行時(shí)電刷與換向器之間可能產(chǎn)生的火花。 主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場。二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌圖 33由直流電動機(jī)和直流發(fā)電機(jī)工作原理可以看到，直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌n 直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)從以上分析可見：一臺直流電機(jī)原則上既可以作為電動機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，取決于外界不同的條件。 一、直流電機(jī)原理電樞旋轉(zhuǎn) 180176。 由此可見，加于直流電動機(jī)的直流電源，借助于換向器和電刷的作用，使直流電動機(jī)電樞線圈中流過的電流，方向是交變的，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變，確保了直流電動機(jī)朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。一、直流電機(jī)原理例如將電源正極加于電刷 A，電源負(fù)極加于電刷 B，則線圈 abcd中流過電流，在導(dǎo)體 ab中，電流由 a流向 b，在導(dǎo)體 cd中，電流由 c流向 d?；⌒毋~片稱為換向片，它們的組合體稱為換向器。n 直流電動機(jī)的基本工作原理一、直流電機(jī)原理圖 31機(jī)電液系統(tǒng)控制機(jī)電液系統(tǒng)控制—— 直流電機(jī)控制技術(shù)直流電機(jī)控制技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）機(jī)器人研究所本章內(nèi)容本章內(nèi)容直流電機(jī)的電樞繞組和磁場直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌直流電機(jī)基本原理直流電機(jī)的電樞電勢和電磁轉(zhuǎn)矩他勵(lì)直流電機(jī)的穩(wěn)態(tài)方程和外特性一、直流電機(jī)原理216。 用途 （ 1）由于直流電動機(jī)能在寬廣的范圍內(nèi)平滑而經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)速度，所以它在精密機(jī)床和以蓄電池為電源的小型起重運(yùn)輸機(jī)械等設(shè)備中應(yīng)用較多； （ 2）在機(jī)器人領(lǐng)域，小容量直流電動機(jī)的應(yīng)用也很廣泛。鐵心表面固定一個(gè)用絕緣導(dǎo)體構(gòu)成的電樞線圈 abcd，線圈的兩端分別接到相互絕緣的兩個(gè)圓弧形銅片上。一、直流電機(jī)原理此模型作為直流電動機(jī)運(yùn)行時(shí)，將直流電源加于電刷 A和 B。導(dǎo)體 cd轉(zhuǎn)到 N極下， ab轉(zhuǎn)到 S極，如圖 31所示，由于電流仍從電刷 A流入，使 cd中的電流方向變?yōu)橛?d流向 c，而 ab中的電流由 b流向 a，從電刷 B流出，用左手定則可判別，電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍是逆時(shí)針方向。實(shí)際的直流電動機(jī)，電樞四周上均勻地嵌放許多線圈；相應(yīng)地，換向器由許多換向片組成，使電樞線圈所產(chǎn)生的總電磁轉(zhuǎn)矩足夠大并且比較均勻，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速也就比較均勻。 圖示情況下，導(dǎo)體 ab中電動勢的方向由 b指向 a，導(dǎo)體 cd中電動勢的方向由 d指向 c，所以電刷 A為正極性，電刷 B為負(fù)極性。若在電刷 A、 B之間接上負(fù)載，發(fā)電機(jī)就能向負(fù)載供給直流電能，這就是直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理。 勵(lì)磁繞組用絕緣銅線繞制而成，套在極身上，再將整個(gè)主磁極用螺釘固定在機(jī)座上。主磁極二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌2）換向極　 兩相鄰主磁極之間的小磁極叫換向極，也叫附加極或間極。換向極繞組用絕緣導(dǎo)線繞制而成，套在換向極鐵心上。換向極二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌3）機(jī)座 為保證機(jī)座具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的導(dǎo)磁性能，一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。電刷裝置由電刷、刷握桿和刷桿座等組成。圖 37 鐵心的外圓開有電樞槽，槽內(nèi)嵌放電樞繞組。它由許多線圈按一定規(guī)律連接而成，線圈用高強(qiáng)度漆包線或玻璃絲包扁銅線繞成。 換向器是由許多換向片組成的圓柱體，換向片之間用云母片絕緣。二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌圖 310二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌n 直流電機(jī)的額定值及銘牌電機(jī)制造廠按照國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)電機(jī)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)所規(guī)定的每臺電機(jī)的主要數(shù)據(jù)稱為電機(jī)的額定值。 　 　 (3)額定電流 IN：是指電機(jī)按照規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)電樞繞組允許流過的最大電流，單位為 A(安 )。 　　額定功率與額定電壓和額定電流的關(guān)系： 欠載運(yùn)行，電機(jī)利用不充分，效率低；過載運(yùn)行，易引起電機(jī)過熱損壞。某臺直流電動機(jī)的額定值為： PN＝ 12KW， UN＝220V， nN解：額定電流：二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與銘牌l型號　 　 它表示電機(jī)的類別。 Z為直流電機(jī)的漢語拼音第一個(gè)字母。Z2型系列。ZO型系列。ZD型系列電機(jī)主要用于需要廣泛調(diào)速并具有較大過載能力的場所，如大型機(jī)床、卷揚(yáng)機(jī)、起重設(shè)備等。用于牽引車輛。216。直流電樞繞組元件(a)、 (d)每個(gè)元件有兩個(gè)出線端，稱首端和末端，與換向片相連的一端為前端接，另一端叫后端接。電樞繞組在槽內(nèi)的放置三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場　 S 總等于換向片數(shù) Z三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場三、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場l節(jié)距 四種?！?（ 1）第一節(jié)距 一個(gè)磁極在電樞圓周上所跨的距離稱為極距 τ，當(dāng)用槽數(shù)表示時(shí)，極距的表達(dá)式為 yl y1=τ的元件為整距元件，繞組稱為整距繞組； y1τ的元件稱為短距元件，繞組稱為短距繞組； y1τ的元件，其電磁效果與 y1τ的元件相近，但端接部分較長，耗銅多，一般不用?！∪?、直流電機(jī)的電樞繞組和磁場　 （ 2）第二節(jié)距 y2：第一個(gè)元件的下層邊與直接相連的第二個(gè)元件的上層邊之間在電樞圓周上的距離，用槽數(shù)表示，稱為第二節(jié)距 單疊繞組取 “”號， :yk疊繞組的換向器節(jié)距 yk=1時(shí)稱為單疊繞組，如圖 311（ a）所示?！?