【正文】 流，即只能減弱勵磁磁通。（1）固有機械特性的求取他勵直流電動機的固有機械特性為一條直線，所以只要求出直線上任意兩點的數(shù)據(jù)就可以畫出這條直線。當(dāng)Ia較小，磁路未飽和時，Φ與Ia成正比，即Φ=kIa （3—38） 式中，k為比例常數(shù)。2．人為特性串勵電動機同樣可以采用電樞串電阻、改變電源電壓和改變磁通的方法來獲得各種人為特性。電機反接制動時候，電網(wǎng)供給的能量和生產(chǎn)機械的動能都消耗在電阻Ra+Rb上面。只考慮絕對值時式中，Eb=Ea。這是n反向，電動機處在制動運行狀態(tài)穩(wěn)定下放重物。在電力拖動系統(tǒng)中，電動機經(jīng)常需要工作在制動狀態(tài)。但是，由Ea在閉合的回路內(nèi)產(chǎn)生的電樞電流IaB卻與電動狀態(tài)時電樞電流Ia的方向相反，由此而產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩TemB也與電動狀態(tài)時Tem的方向相反，變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)矩，于是電機處于制動運行。若電機拖動位能性負載，則工作點到達O點時，雖然n=0，Tem=0，但在位能負載的作用下，電機反轉(zhuǎn)并加速，工作點將沿曲線OC方向移動。如果制動前電機處于額定運行，則Ea=UN?RaIN。電動狀態(tài)時，電樞電流的大小由UN與Ea之差決定，而反接制動時，電樞電流的大小由UN與Ea之和決定，因此反接制動時電樞電流是非常大的。進行制動時，開關(guān)S投向“制動”側(cè)，此時電樞回路串入制動電阻RB后，接上極性相反的電源電壓，即電樞電壓由原來的正值變?yōu)樨撝?。但制動電阻太小，將會造成制動電流過大，通常限制最大制動電流不超過2~。在B點，n0，Tem0，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，于是電動機開始減速，工作點沿BO方向移動。當(dāng)需要制動時，將開關(guān)S投向制動電阻RB上，電動機便進入能耗制動狀態(tài)。當(dāng)Tem與n方向相同時，稱為電動運行狀態(tài)，簡稱電動狀態(tài)；當(dāng)Tem與n方向相反時，稱為制動運行狀態(tài)，簡稱制動狀態(tài)。由于，n下降，工作點沿特性2由b點向c點移動。否則電動機將反向起動，到d點去反向穩(wěn)定運行。圖3—30 減弱磁通時的人為特性 他勵直流電動機的正反轉(zhuǎn)控制1 電壓反向反接制動—迅速停機當(dāng)電動機在電動運轉(zhuǎn)狀態(tài)下以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速n運行時候，如圖331所示，為了使工作機構(gòu)迅速停車，可在維持勵磁電流不變的情況下，突然改變電樞兩端外施電壓的極性，并同時串入電阻，如圖332所示。但實際上，即使Ia=0，由于存在剩磁通Φ0，故空載轉(zhuǎn)速n0為一有限值，但其值很高，一般可達（5~6）nN，這就是所謂的“飛車”現(xiàn)象，因此，串勵電動機是不允許空載或輕載運行的。若要畫出人為特性，還需算出某一負載點數(shù)據(jù)，如點（T），然后連接（0，n）和（T）兩點，便得到人為特性曲線。因此，實際運行條件下，可以認為磁通越小，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越高。因此降低電壓時的人為特性是位于固有特性下方，且與固有特性平行的一組直線，如圖3—25所示。越大，特性越陡，越大；越小，特性越平，越小。由于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都是機械量，所以把它稱為機械特性。串勵直流電動機的工作特性曲線如圖3—21所示。串勵電動機的工作特性與并勵電動機有很大的區(qū)別。（一）他勵（并勵）直流電動機的工作特性他勵直流電動機的工作特性與并勵直流電動機的工作特性相同。在負載變化劇烈的大型直流電機內(nèi)，有可能出現(xiàn)環(huán)火現(xiàn)象，即正負電刷間出現(xiàn)電弧。設(shè)計制造電機時綜合考慮兩方面的因素，選擇了恰當(dāng)?shù)碾娝⑴铺?。由于電磁原因是產(chǎn)生火花的主要因素所以下面主要分析如何消除或削弱由此引起的電磁性火花。er+ea在換向元件中產(chǎn)生的電流稱為附加換向電流，用ik表示 （3—19） 如果換向元件里的電流按照圖3—20中的延遲換向曲線變化，電機運行時不會產(chǎn)生火花，但是當(dāng)合成電動勢較大時，換向元件里的電流并不按圖中所繪制的延遲換向曲線變化，在電刷與換向片離開的瞬間，換向元素中的附加電流可能不為零，當(dāng)這個附加電流足夠大時將在電刷下產(chǎn)生電火花。通常將自感電動勢和互感電動勢合起來，稱為電抗電動勢，用表示。詳細情況可以參閱有關(guān)國家技術(shù)標(biāo)準的規(guī)定。在圖3—30中，電樞繞組以線速度ua從右向左移動，電刷固定不動，觀察圖中元件1的換向過程。當(dāng)電機帶負載后，元件中的電流經(jīng)過電刷時，電流方向會發(fā)生變化。圖3—15 減弱磁通調(diào)速 圖3—16 恒轉(zhuǎn)矩負載時弱磁通調(diào)速過程對于恒轉(zhuǎn)矩負載，調(diào)速前后電動機的電磁轉(zhuǎn)矩不變，因為磁通減小，所以調(diào)速后的穩(wěn)態(tài)電樞電流大于調(diào)速前的電樞電流，這一點與前兩種調(diào)速方法不同。若磁通由減小至，則達到新的穩(wěn)態(tài)后，工作點將移到對應(yīng)認為特性上的B點，其轉(zhuǎn)速上升為n1。（2）低速是特性曲線斜率大，靜差率大，所以轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性差。設(shè)電動機拖動恒轉(zhuǎn)矩負載TL在固有特性上A點運行，其轉(zhuǎn)速為nN。轉(zhuǎn)速由nN下降至n1的調(diào)速過程如下：電動機原來在A點穩(wěn)定運行時，Tem=TL，n=nN。（3）調(diào)速的平滑性在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，就認為調(diào)速越平滑，相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比稱為平滑系數(shù)： （3—9） 值越接近1，則平滑性越好，當(dāng)=1時，稱為無級調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)速變化小，其相對穩(wěn)定性好。根據(jù)他勵直流電動機的轉(zhuǎn)速公式 （3—5） 可知，當(dāng)電樞電流Ia不變時（即在一定的負載下），只要改變電樞電壓U、電樞回路串聯(lián)電阻Rs及勵磁磁通三者之中的任意一個量，就可改變轉(zhuǎn)速n。圖3—10 他勵直流電動機二級電阻起動 直流電動機調(diào)速 1 降低電源電壓調(diào)速為了提高生產(chǎn)效率或滿足生產(chǎn)工藝的要求，許多生產(chǎn)機械在工作過程中都需要調(diào)速。 電樞回路串電阻起動電動機起動前，應(yīng)使勵磁回路調(diào)節(jié)電阻Rst=0，這樣勵磁電流If最大，使磁通最大。（3）起動設(shè)備要簡單、可靠。檢查鐵心、軸承的溫度是否過高，軸承在運行時是否有異常聲音等。安裝大型電動機的皮帶輪（或聯(lián)軸器），可用千斤頂將皮帶輪頂入，但要用堅固的止擋物頂住機軸另一端和千斤頂?shù)鬃?。然后再裝前軸承外端蓋，先在外軸承蓋孔內(nèi)插入一根螺栓，一手頂住螺栓，另一手緩慢轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸，軸承內(nèi)蓋也隨之轉(zhuǎn)動，當(dāng)手感覺到軸承內(nèi)外蓋螺孔對齊時，就可以將螺栓擰入內(nèi)軸承蓋的螺孔內(nèi)，再裝另外幾根螺栓。（2） 后端蓋的安裝。為防止軸承退火，加熱要均勻，溫度和時間不宜超過要求。 電動機的裝配電動機的裝配順序按拆卸時的逆順序進行。（2）軸承清洗。在拆卸電動機時，若遇到軸承留在端蓋的軸孔內(nèi)時，把端蓋止口面朝上，平穩(wěn)地擱在兩塊鐵板上，墊上一段直徑小于軸承外徑的金屬棒，沿軸承的外圈（敲打金屬棒）敲打，將軸承敲出。② 用銅棒拆卸。如果后端蓋內(nèi)的軸承需要加油或更換時就必須拆卸。先在帶輪（或聯(lián)軸器）舞曲伸端（或聯(lián)軸器端）做好尺寸標(biāo)記，再將皮帶輪（或聯(lián)軸器）上的定位螺絲釘或銷子松脫取下，裝上拉具，拉具的絲桿端要對準電動機軸的中心，轉(zhuǎn)動絲杠，把皮帶軸或聯(lián)軸器慢慢拉出。電機在運行時的各種數(shù)據(jù)可能與額定值不同，由負載的大小決定。額定轉(zhuǎn)速nN：指對應(yīng)于額定電流，額定電壓，電機運行于額定功率時所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。 第一部分字符的含義如下：Z系列：一般用途直流電動機（如Z2，Z3，Z4等系列）；ZJ系列：精密機床用直流電動機；ZT系列：廣調(diào)速直流電動機；ZQ系列：直流牽引電動機；ZH系列：船用直流電動機；ZA系列：防爆安全型直流電動機；ZKJ系列：挖掘機用直流電動機；ZZJ系列：冶金起重機用直流電動機；電機銘牌上所標(biāo)的數(shù)據(jù)稱為額定數(shù)據(jù)，具體含義如下：額定功率PN：指在額定條件下電機所能供給的功率。導(dǎo)體所受電磁力對軸產(chǎn)生一轉(zhuǎn)矩，這種由于電磁作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩的方向為逆時針。4．復(fù)勵電機 電機至少由兩個繞組勵磁，其中之一是串勵繞組，其他為他勵（或并勵）繞組，如圖3—7（d）所示。2．并勵電機 并勵式直流電動機勵磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由同一電源供電，其接線圖如圖3—7（b）。交流發(fā)電機：三相交流同步發(fā)電機， 三相交流異步發(fā)電機。3． 直流電動機的類型 按電能轉(zhuǎn)換方式分類按電能轉(zhuǎn)換方式電機分為發(fā)電機和電動機。繞制好的繞組放置在電樞鐵心上的槽內(nèi)，放置在鐵心槽內(nèi)的直線部分在電機運轉(zhuǎn)時將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，稱為元件的有效部分；在電樞槽兩端把有效部分連接起來的部分稱為端接部分，端接部分僅起連接作用，在電機運行過程中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。換向器是由換向片組合而成，是直流電機的關(guān)鍵部件，也是最薄弱的部分。圖3—4 電刷的結(jié)構(gòu)2 轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子又稱電樞，是電機的轉(zhuǎn)動部分，其作用是感應(yīng)電勢和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)子由電樞鐵心、換向器、電機轉(zhuǎn)軸、電樞繞組、軸承和風(fēng)扇組成。換向極極性根據(jù)換向要求確定。主磁極、換向極及端蓋均固定在機座上，機座起支撐作用。主磁極鐵心分成極身和極靴，極靴的作用是使氣隙磁通密度的空間分布均勻并減小氣隙磁阻，同時極靴對勵磁繞組也起支撐作用。它是信息時代的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。 (3)運動信息及信號檢測包括傳感器技術(shù)；信號處理技術(shù)；接口技術(shù)等。 直流電動機的結(jié)構(gòu)、原理 概述 電機是實現(xiàn)電能和其它形式的能相互轉(zhuǎn)換的裝置。將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿碾姍C稱為直流發(fā)電機；將直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的電機稱為直流電動機。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多跨領(lǐng)域、跨學(xué)科的綜合性學(xué)科，電機控制技術(shù)就具有這種高度綜合的特點。 (6)以嵌入式DSP芯片為核心的單片電機系統(tǒng)SOC(System 0n a Chip)技術(shù)將電機系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)做在一個單芯片中，它以嵌入式DSP芯片為核心，采用面向?qū)ο蟮钠熊浖崿F(xiàn)控制系統(tǒng)的可重構(gòu)、可擴充和通用性?？尚D(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子，靜止部分稱為定子，在定子和轉(zhuǎn)子之間存在著空氣隙。主磁極的結(jié)構(gòu)如圖3—3a所示。疊片機座主要用于主磁通變化快，調(diào)速范圍較高的場合。電刷是用石墨制成的導(dǎo)電塊，放在刷握內(nèi)，用彈簧以一定的壓力將它壓在換向器的表面上。鐵心疊片沿軸向疊裝，中小型電機的電樞鐵心通常直接壓裝在軸上；在大型電機中，由于轉(zhuǎn)子直徑較大，電樞鐵心壓裝在套于軸上的轉(zhuǎn)子支架上。換向器固定在轉(zhuǎn)軸的一端。為了防止線圈在離心力作用下甩出，在槽口處用槽楔將線圈邊封在槽內(nèi)，線圈伸出槽外的端接部分，用熱固性無緯玻璃絲帶或非磁性鋼絲扎緊。除去上面三種分類方法外，還有一些其他分類方法。勵磁繞組和電樞繞組之間的連接方式稱為勵磁方式，不同勵磁方式的直流電機，其特性有很大的差異，故選擇勵磁方式是選擇直流電機的重要依據(jù)。中小型直流電動機多為并勵式。若串勵繞組和并勵（或他勵）繞組的磁勢方向相反，稱為差復(fù)勵；差復(fù)勵式直流電動機一般用于起動轉(zhuǎn)矩小，而要求轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的小型恒壓驅(qū)動系統(tǒng)中；這種勵磁方式的直流電動機也不能用于可逆驅(qū)動系統(tǒng)中。同直流發(fā)電機相同，實際的直流電動機的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對。額定功率、額定電壓和額定電流的關(guān)系為：發(fā)電機 PN=UNIN 10?3 kW 電動機 PN=UNIN hN10?3 kW額定電壓UN：是指額定工況條件下，電機出線端的平均電壓。額定勵磁電流的單位為A。故在選擇電機時，應(yīng)根據(jù)負載的要求，盡可能使電機運行在額定值附近。加熱溫度不能太高，防止軸變形。為了方便裝配時復(fù)位，應(yīng)在端蓋與機座接縫處的任意位置上做一標(biāo)記，然后松開端蓋的緊固螺栓，最后用手錘均勻調(diào)皮打端蓋四周（調(diào)皮打時要墊一木塊），把端蓋取下。 ③ 擱在圓筒上拆卸。對于大、中型電動機其轉(zhuǎn)子較重，要用起重設(shè)備將轉(zhuǎn)子吊出。檢查軸承有無裂紋，再用手旋轉(zhuǎn)軸承外套，觀察其轉(zhuǎn)動是否靈活、均勻。把軸承套到軸上，對準軸頸，用一段內(nèi)徑略大于軸徑而外徑略小于軸承內(nèi)圈的鐵管，將其一端頂在軸承的內(nèi)圈上，用手錘敲打鐵管的另一端，將軸承推進去。并用棉布擦凈。把轉(zhuǎn)子對準定子孔中心，小心地往里送放，后端蓋要對準機座的標(biāo)記，旋上后端蓋螺栓，暫不要擰緊。先安裝風(fēng)扇葉，對準鍵槽或止緊螺釘孔，一般可以推入或輕輕敲入，然后按機體標(biāo)記，推入風(fēng)扇罩，轉(zhuǎn)動機軸， 風(fēng)扇罩和風(fēng)扇葉無摩擦，擰緊固螺釘。（2）絕緣電阻測定。起動轉(zhuǎn)矩為Tst=CTIst （3—2） 如果他勵直流電動機在額定電壓下直接起動，由于起動瞬間n=0， Ea=0，故起動電流為Ist= （3—3） 因為電樞電阻Ra很小，所以，直接起動電流將達到很大的數(shù)值，通?？蛇_到（10~20）IN。這是因為在同樣的電流下，大則Tst大；而在同樣的轉(zhuǎn)矩下，大則Ist可以小一些。在起動電流產(chǎn)生的起動轉(zhuǎn)矩作用下，電動機開始轉(zhuǎn)動并逐漸加速，隨著轉(zhuǎn)速的升高，電樞電動勢（反電動勢）Ea逐漸增大，使電樞電流逐漸減小，這樣轉(zhuǎn)速的上升就逐漸緩慢下來。通過改變傳動機構(gòu)速比的方法稱為機械調(diào)速；通過改變電動機參數(shù)的方法稱為電氣調(diào)速。下面先對調(diào)速指標(biāo)做一介紹，然后討論他勵電動機的三種調(diào)速方法及其與負載類型的配合問題。但是靜差率的大小不僅僅是由機械特性的硬度決定的，還與理想空載轉(zhuǎn)速的大小有關(guān)。2 降低電源電壓調(diào)速電動機的工作電壓不允許超過額定電壓，因此電樞電壓只能在額定電壓以下進行調(diào)節(jié)。在A/點，TemTL，電動機開始減速，隨著n減小，Ea減小，Ia和Tem增大，工作點沿A/B方向移動，到達B點時，達到了新的平衡：Tem=TL，此時電動機便在較低轉(zhuǎn)速n1下穩(wěn)定運行。現(xiàn)以轉(zhuǎn)速由nN降至n1為例，說明其調(diào)速過程。而且轉(zhuǎn)速越低，所串電阻越大，損耗越大，效率越低，所以這種調(diào)速方法是不太經(jīng)濟的。當(dāng)磁通減弱到后，電動機的機械特性變?yōu)橹本€n01B。雖然弱磁升速后電樞電流增大，電動機的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動機的效率基本不變，因此弱磁調(diào)速的經(jīng)濟性是比較好的。一個元