【正文】 機(jī)是：逆轉(zhuǎn)向看與主極極性相同。 換向磁極的極性判斷原則： 電磁因素：、化學(xué)、材料等原因 換向元件切割電樞反應(yīng)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生了電樞反應(yīng)電勢(shì)。二、換向元件中的電勢(shì)1．電抗電勢(shì) ex 電刷是支路的分界線；我們研究電刷與2片換向片分別和同時(shí)接觸時(shí)的情況。在D點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，EaU，電流流向電源，屬于反向回饋制動(dòng)。在這一過程中，由于電源電壓下降，使得EaU,電流方向改變，電能從電動(dòng)機(jī)回饋到電源。 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。這時(shí)應(yīng)將電源切掉。在C點(diǎn)的運(yùn)行方式稱為能耗制動(dòng)運(yùn)行。 n=U/(CeΦN)（Ra+Rp)T/(CeCTΦN2) 負(fù)載：反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 四、改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的方法 增大勵(lì)磁電阻即減少勵(lì)磁電流時(shí)，磁通Φ減少，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性n0L點(diǎn)和斜率增大。 一、改變電樞電壓調(diào)速（設(shè)TZ為常數(shù)） 48也就是說在電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的機(jī)械特性的交點(diǎn)處轉(zhuǎn)速將不變。 實(shí)際情況復(fù)雜得多，但可以簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單情況來分析。 二、泵類負(fù)載 一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 如果串勵(lì)繞組起主導(dǎo)作用，則接近串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。 (軟特性) 圖1圖21）電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性，圖1所示 n=U/(CeΦN)（Ra+Rp)T/(CeCTΦN2)對(duì)應(yīng)于不同的Rp可以得到一簇斜率不同的曲線2）改變電樞電壓的人為機(jī)械特性,圖2所示n = U / (CeΦN) RaT/(CeCTΦN2)斜率不變，理想空載轉(zhuǎn)速n0l不同的一簇平行線。 二、固有機(jī)械特性 n=f(T) 三、效率特性 η = f (P2) 。工作特性：U=UN，If=IfN，電樞回路不串電阻的情況下，負(fù)載P2變化時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T、效率η分別隨輸出功率P2變化的關(guān)系曲線。 b、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng) 1. 對(duì)于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，可以采用專門設(shè)備降低電樞回路的電壓以減小啟動(dòng)電流。 這樣大的啟動(dòng)電流會(huì)引起電機(jī)換向困難，并使供電線路產(chǎn)生很大的壓降。 本章介紹直流電動(dòng)機(jī)(DC Motor)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)方面的知識(shí)。1．并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的建壓條件； 主要分析了他勵(lì)、并勵(lì)、復(fù)勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)空載特性、外特性。 2. 對(duì)加復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)來說串勵(lì)磁勢(shì)起增磁作用即升壓作用，而電阻壓降和電樞反應(yīng)的去磁作用起降壓作用，二者的相對(duì)影響力會(huì)決定發(fā)電機(jī)的外特性。 二、開路特性 U0=f(If) 1. 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流很小，只占額定電流的（1~3）%。 該勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁勢(shì)如果與剩磁同方向，將相互加強(qiáng)，會(huì)建立起穩(wěn)定電壓。 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的特性一、建壓過程及建壓條件 二、外特性 U=f(I) 1. 定義：當(dāng)n=nN，Rf=RfN時(shí), 改變負(fù)載，端電壓U隨負(fù)載電流 I 變化的關(guān)系。變化的關(guān)系。 第 3 章 直流電機(jī)的主磁場(chǎng)一般由套在主極鐵心上的勵(lì)磁繞組通過電流產(chǎn)生。 η= P2 / P1 二、發(fā)電機(jī)功率平衡方程 T = T0+T2 27T1克服各種阻力轉(zhuǎn)矩（如摩擦，鐵耗，風(fēng)阻等）T0后與負(fù)載后電樞電流Ia產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T相平衡: 在電動(dòng)機(jī)中，電磁轉(zhuǎn)矩屬于拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；而在發(fā)電機(jī)中則為阻力轉(zhuǎn)矩。 勢(shì)與電流方向相反。 二、直流電動(dòng)機(jī)的電勢(shì)平衡方程 注意圖中電樞和勵(lì)磁的圖符。 25 直軸電樞磁勢(shì)的作用為：，電刷順轉(zhuǎn)向偏移時(shí)為去磁，逆轉(zhuǎn)向偏移時(shí)為增磁；，電刷順轉(zhuǎn)向偏移時(shí)為增磁，逆轉(zhuǎn)向偏移時(shí)為去磁。 在一個(gè)極距內(nèi)相加時(shí)，一半極距內(nèi)磁密加強(qiáng)，另一半極距內(nèi)磁密減弱。 該磁密由磁勢(shì)和氣隙共同決定。并把這一磁勢(shì)稱為交軸電樞反應(yīng)磁勢(shì)。 負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)――電樞反應(yīng)概 述 空載時(shí)電樞電流為0，氣隙磁場(chǎng)是由勵(lì)磁電流單獨(dú)決定。 5. 額定勵(lì)磁電流 If：直流電機(jī)的額定值(Rating)主要有： 1. 額定功率 PN：指電機(jī)在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的輸出功率，以 W 為量綱單位?！技幢ＷC電刷必須與位于幾何中線處的導(dǎo)體相接觸。元件聯(lián)接圖如圖繞組展開圖。 5. 將所有的電樞線圈按照一定的規(guī)律聯(lián)接起來，就構(gòu)成電樞繞組。 宏觀分類為環(huán)形和鼓形；環(huán)形繞組只曾在原始電機(jī)用過，由于容易理解故講原理時(shí)也用此類繞組；鼓形繞組比環(huán)形繞組制造容易，又節(jié)省導(dǎo)線，運(yùn)行較可靠，經(jīng)濟(jì)性好，故現(xiàn)在均用鼓形繞組。換向器—在直流發(fā)電機(jī)中，換向器起整流作用，在直流電動(dòng)機(jī)中，換向器起逆變作用，因此換向器是直流電機(jī)的關(guān)鍵部件之一。刷桿裝在可移動(dòng)的刷桿座上，以便調(diào)整電刷的位置。換向極結(jié)構(gòu)和主磁極類似，是由換向極鐵心和套在鐵心上的換向極繞組構(gòu)成，并用螺桿固定在機(jī)座上。為了減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于齒槽移動(dòng)引起的鐵耗，主磁極鐵心采用1～。 1. 看直流電動(dòng)機(jī)原理動(dòng)畫 2. 問題15：討論電刷的位置。e = B l v ，但導(dǎo)體電勢(shì)為交流電，而經(jīng)過換向器與電刷的作用可以引出直流電勢(shì)EAB，以便輸出直流電能。 直流電機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu) 11 直流電機(jī) 一. 直流電機(jī)(DC Machines)概述直流電機(jī)是電機(jī)的主要類型之一。直流電機(jī)的用途:作電源用:發(fā)電機(jī)；作動(dòng)力用:電動(dòng)機(jī)；信號(hào)的傳遞:測(cè)速發(fā)電機(jī),伺服電機(jī)作電源用:直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能 作動(dòng)力用:直流電動(dòng)機(jī)將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 信號(hào)傳遞:直流測(cè)速發(fā)電機(jī)將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 信號(hào)傳遞直流伺服電動(dòng)機(jī)將控制電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號(hào) 二. 直流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)1. 直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)波形較好，受電磁干擾的影響小。 ( Principies of機(jī)座——機(jī)座有兩個(gè)作用，一是作為主磁極的一部分，二是作為電機(jī)的結(jié)構(gòu)框架。端蓋——端蓋裝在機(jī)座兩端并通過端蓋中的軸承支撐轉(zhuǎn)子，將定轉(zhuǎn)子連為一體。小型電機(jī)的電樞鐵心沖片直接壓裝在軸上，大型電機(jī)的電樞鐵心沖片先壓裝在轉(zhuǎn)子支架上，然后再將支架固定在軸上。小型電機(jī)常用塑料換向器，這種換向器用換向片排成圓筒，再用塑料通過熱壓制成。電樞繞組的構(gòu)成，應(yīng)能產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并允許通過一定多電樞電流，從而產(chǎn)生所需的電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率。 2. 一個(gè)邊在上層時(shí)，另一個(gè)邊一般在下層。 2. 單疊繞組的展開圖舉例〖注意元件的端部要畫對(duì)稱。 直流電機(jī)的額定值額定值是制造廠對(duì)各種電氣設(shè)備（本章指直流電機(jī)）在指定工作條件下運(yùn)行時(shí)所規(guī)定的一些量值。指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以 V 為量綱單位。 二、分類 負(fù)載時(shí)氣隙磁場(chǎng)由主磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)共同作用 圖中電刷以上電流為流入紙里，電刷以下為流出紙面。 7. 電樞表面單位長(zhǎng)度上的安培導(dǎo)體數(shù)稱為電機(jī)的線負(fù)荷A , A=Nia/(πDa)。 兩極之間的區(qū)域內(nèi)，氣隙變大，磁密迅速減小。即每極總磁通Φ與空載時(shí)一樣。此反應(yīng)會(huì)對(duì)電機(jī)性能產(chǎn)生不良影響。 如果將電刷位置逆時(shí)針移動(dòng)β角，則電樞磁勢(shì)可分為兩部分。 公式推導(dǎo) o 發(fā)電機(jī)按照發(fā)電機(jī)慣例標(biāo)注電勢(shì)，電流和電壓。 電樞接通直流電源。可見電磁轉(zhuǎn)矩正比于每極磁通量和電樞電流。 機(jī)械損耗pm：軸與軸承摩擦、電刷與換向器摩擦、通風(fēng)損耗等。 電磁功率PM：從機(jī)械功率轉(zhuǎn)化為電功率的那一部分功率,它是能量形態(tài)變化的基礎(chǔ)。 PM= TΩ=CTΦIaΩ=pN/(2πa)ΦIa*(2πn/60) 功率平衡方程P1 = PM+pa+pb = P2+pm+pFe+pΔ+pa+pb+pf = P2+Σp 在發(fā)電機(jī)中，電磁轉(zhuǎn)矩是阻力轉(zhuǎn)矩，在電動(dòng)機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩是拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 3. 除轉(zhuǎn)速n外，發(fā)電機(jī)的外部可測(cè)量出3個(gè)電量，即端電壓U、負(fù)載電流I、 4. 勵(lì)磁電流 If 。Ff / N 4. 結(jié)論：經(jīng)過一定比例轉(zhuǎn)換后，開路特性U0=f(If)曲線與電機(jī)的磁化曲線(Magnetization curve) Φ=f(Ff)形狀完全相同。 5. 結(jié)論：外特性U=f(I)曲線是略微下降的曲線。 U0 = EaIfRa2ΔUs≈ Ea 3. 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的開路特性曲線與他勵(lì)時(shí)相同，一般試驗(yàn)時(shí)接成他勵(lì)方式即可。 電動(dòng)機(jī)接到規(guī)定電源后，轉(zhuǎn)速?gòu)?上升到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過程稱為啟動(dòng)(starting)過程。 對(duì)啟動(dòng)的要求： （1）最初啟動(dòng)電流Ist要??；（2）最初啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst要大；（3）啟動(dòng)設(shè)備要簡(jiǎn)單和可靠。（詳述見后） 4. 串電阻啟動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，投資小，但啟動(dòng)電阻上要消耗能量；電樞降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備投資較大，但啟動(dòng)過程節(jié)能。由于電阻Ra的值很小，所以轉(zhuǎn)速下降比較平緩。 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 U=UN, Φ=ΦN, Rp=0時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。 44 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的n = f (T) 是斜率很小的一次曲線。 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 各種直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性比較： 46功率基本不變。 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法1. 拖動(dòng)一定的負(fù)載運(yùn)行，其轉(zhuǎn)速由工作點(diǎn)決定。 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速后，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性不變、無級(jí)、平滑、損耗小。 缺點(diǎn)：只能上調(diào)，最高轉(zhuǎn)速受機(jī)械強(qiáng)度的限制，負(fù)載轉(zhuǎn)矩大時(shí)調(diào)速范圍小。 對(duì)于復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)，應(yīng)將電樞引出端對(duì)調(diào)或者同時(shí)將并勵(lì)繞組和串勵(lì)繞組引出段分別對(duì)調(diào)（維持加復(fù)勵(lì)狀態(tài)）。 制動(dòng)時(shí)將閘刀合向制動(dòng)電阻。 高速時(shí)能耗制動(dòng)作用較大，低速時(shí)應(yīng)配合機(jī)械制動(dòng)裝置使系統(tǒng)停掉。 如圖中的D點(diǎn)。 410換向元件的電流從+ia變到ia所用的時(shí)間即為一個(gè)換向周期。 根據(jù)楞次定理，電抗電勢(shì)的性質(zhì)總是阻礙線圈中電流的變化,亦即ex的方向企圖與換向前的電流方向相同。 ：在換向元件處產(chǎn)生一個(gè)磁勢(shì)以抵消該處的電樞反應(yīng)磁勢(shì)。 變壓器的用途和工作原理 遠(yuǎn)距離輸電為什么必須采用高壓輸電？ 一個(gè)鐵心：提供磁通的閉合路徑。 從此式可以看出，若固定U1，只要改變?cè)褦?shù)比即可達(dá)到改變電壓的目的了，即:若使 N2N1，則為升壓變壓器(stepup transformer)； 若使 N2N1，則為降壓變壓器(stepdown transformer)。 變壓器主要部件是繞組和鐵心(器身)。 材料：(也用熱軋)硅鋼片疊成。容量大則級(jí)數(shù)多。 這些都是變壓器的冷卻裝置。（目前常采用膠囊式油枕，既可以根據(jù)溫度變化自動(dòng)調(diào)整油位，防止油位降低影響絕緣和散熱，減少與空氣的接觸面積，油溫也低，防止變壓器油氧化） 波紋式？U2N為一次側(cè)加額定電壓、二次側(cè)處于空載狀態(tài)時(shí)的電壓。是變壓器正常運(yùn)行時(shí)所能承擔(dān)的電流，在三相變壓器中均代表線電流。 4. 利用等效電路計(jì)算分析變壓器的各種性能。 F0產(chǎn)生的磁通分為兩部分，大部分以鐵心為磁路（主磁路），同時(shí)與一次繞組N1和二次繞組N2匝鏈，并在兩個(gè)繞組中產(chǎn)生電勢(shì)e1和e2，是傳遞能量的主要媒介，屬于工作磁通，稱為主磁通Ф。電勢(shì)E與I0電流的正方向相同。 則 e1= N1 dΦ/dt=N1 dФm sin ωt/dt = N1Фmωcosωt=N1Фmωsin (ωt90176。 = 2π f N1Фm 其有效值:E1=E1m/ = 2π f N1 Фm/ = N1 f Φm （重要公式）； E1σ= f N1Φ1σm 對(duì)于一次側(cè)來說，電阻壓降和漏抗壓降都很小。 由于是直流，沒有感應(yīng)電勢(shì)與電壓平衡，只有電阻沒有電抗，且電阻很小，所有壓降都加在很小的電阻上，這樣線圈一會(huì)就燒壞了 和電壓比K a) 變比k：指變壓器2次繞組的電勢(shì)之比。 另一部分i0y用來供給損耗，是一個(gè)有功電流。 用一個(gè)阻抗(Rm+jXm)表示主磁通Φ對(duì)變壓器的作用（就是Φ在鐵芯內(nèi)的變化能在一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組感應(yīng)出多大的反電勢(shì)—對(duì)應(yīng)一個(gè)壓降，即阻抗），用另一個(gè)阻抗(R1+jX1σ)一次側(cè)繞組電阻R1和漏抗X1σ的作用，即可得到空載時(shí)變壓器的等效電路。 （U不變—Φ不變—反電勢(shì)不變壓降不變對(duì)應(yīng)阻抗不變）62 具體如下 為實(shí)際值折算后　 　二次側(cè) N239。 為折算值(1)電勢(shì)、電壓折算 E239。=I2N2/N1=I2/k (3)阻抗折算 = (I2/I239。=(I2/I2’)2 XL= k2XL變壓器折算（二次側(cè)到一次側(cè)，如果一次側(cè)到二次側(cè)相反）電壓電勢(shì)均乘k，阻抗乘k2，電流除k、Im/輸出電壓U239。Rk為短路電阻，Xk為短路電抗。 64 k=U1/U20 穩(wěn)態(tài)短路時(shí)，一次側(cè)加很小的電壓(額定電壓的10%以下)，并在二次電流為額定值時(shí)讀取數(shù)據(jù)Ik、Uk、pk，并記錄室溫θ。 Uk=IkZk Rk=pk/Ik2uk的選擇涉及到變壓器成本、效率、電壓穩(wěn)定性和短路電流大小等因素。 一次側(cè)的標(biāo)幺值： U1*=U1/U1N， 說明過載了。 當(dāng)一次側(cè)電壓不變時(shí)，變壓器從空載到負(fù)載其二次側(cè)電壓變化的數(shù)值與負(fù)載電流的大小和負(fù)載的性質(zhì)(即負(fù)載的功率因數(shù)cosφ2)以及變壓器本身的參數(shù)有關(guān)。 (1)負(fù)載大小，用負(fù)載系數(shù)β來反映； 一次側(cè)電壓為額定電壓，負(fù)載功率因數(shù)cosφ2為常數(shù)時(shí)，二次側(cè)電壓(一般用標(biāo)幺值)隨負(fù)載系數(shù)β(負(fù)載電流標(biāo)幺值)的變化曲線。 鐵耗分基本鐵耗和附加鐵耗。 pCu=β2 pKN 一般負(fù)載時(shí)的銅耗 假設(shè)cosφ2不變，空載時(shí)β=0，輸出功率η=0。 目前的電力系統(tǒng)，輸配電都是采用三相制，三相變壓器應(yīng)用最廣泛。 三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu) 三相變壓器可以是由三臺(tái)單相變壓器組成的三相組式變壓器。 因?yàn)榭蛰d電流較小，對(duì)變壓器負(fù)載影響不大，與三相變壓器組比較起來，還是非常經(jīng)濟(jì)的。 、低壓側(cè)繞組之間相電勢(shì)的相位關(guān)系 單相變壓器的聯(lián)結(jié)組只有兩種，即I,i0和I,i6 舉例：Y,y6。注：，EAB均為由A指向B的相量，一般為方便起見，A指向B的方向?yàn)榇怪?