【文章內容簡介】 勢，如圖 313所示，電刷間感應電動勢波形如同一個交流正弦電壓經過整流以后的波形，這說明直流電機電樞上產生的是交流電，經過電刷換向后才輸出直流電。 第三章 直流電機原理 ae te?π2π0圖 3 1 3 直 流 電 機 電 刷 間 輸 出 的 感 應 電 動 勢27 第三章 直流電機原理 這里 ， 直流電機運轉時在電刷間產生的平均感應電動勢為 由式（ 135）電機產生的感應電動勢為 tN Φe ee s i n ???? ? N ΦttΦNE eeeeπ0a π2ds i nπ1 ???? ?? ? （ 31） 由電樞轉動的機械角速度 ?與感應電動勢角頻率 ?e 的關系 ?? pe n? （ 32） n60π2?? （ 33） 28 式（ 31）表示的直流電機感應電動勢可寫成 第三章 直流電機原理 由于電樞繞組的匝數(shù) N與電樞總有效邊數(shù) Z以及支路對數(shù) a的關系為 N = Z/4a， （ 34） 604π2ppanN ΦnΦNnE ?? ?ΦnaZnnΦaZnE 606044 ppa ??令 為電動勢常數(shù)，那么就得到直流電機的電樞電動勢計算公式 aZnC60pe ?ΦnCE ea ?（ 35） 29 第三章 直流電機原理 二、電磁轉矩 這里利用第一章推導的一般電機電磁轉矩方程式（ 144）來計算直流電機的電磁轉矩。從直流電機的基本結構可以看出，它是一種定子繞組為凸極的電機，現(xiàn)假定其滿足以下條件： 1）可以忽略各種飽和與非線性； 2）電刷的位置在幾何中心線上，即 ?r = 90?，并忽略電刷寬度； 3）忽略磁動勢的空間諧波； 4）電樞繞組均勻分布，節(jié)距相等，可忽略槽寬； 如圖 31所示的直流電機，在定子繞組中通以直流勵磁電流If ，產生恒定的磁通 ?，這時 ?sr = ?，由電樞繞組產生的每極磁動勢 Fa 波形如圖 314所示，其幅值為 30 對電樞磁動勢 Fa 進行傅里葉變換，其正弦基波分量的幅值 Fa1為 第三章 直流電機原理 appaa 82 ianZnNIF ??rp2ap21a π8π8 FanZIIanZF a ??? 0 ? Fa ? ? Fa Fa1 te?圖 3 1 4 電 樞 繞 組 產 生 的 磁 動 勢 波 形31 將上述各變量的關系代入式（ 144），得 第三章 直流電機原理 令 為轉矩常數(shù)，則可得直流電機電磁轉矩計算公式 app2a2por2pe π2π2π90s i n2π ΦIaZnanZIΦnΦFnT ???aZnCπ2pT ?aTe ΦICT ?（ 36） 另外，根據(jù)比 薩電磁力定律，計算直流電機電樞繞組元件邊在磁場中的受力，也可推導出與式（ 36）同樣的電磁轉矩方程，這方面的內容可參閱教材有關的內容。 32 第四節(jié) 直流電機的基本方程和工作特性 直流電機的運行情況可以用基本方程來研究。直流電機可為發(fā)電機運行和電動機運行。當直流電機由外動力拖動，在電樞轉軸上輸入機械能，電樞感應出電動勢，并經電刷轉換輸出直流電能向負載供電，感應電動勢大于電樞端電壓，電機作發(fā)電機運行。當直流電機電樞輸入直流電源電壓，此電壓經電刷轉換流入電樞繞組， 電樞受電磁轉矩作用， 在轉軸輸出機械能，同時電樞也產生感應電動勢，但數(shù)值小于電樞電壓，則電機作電動機運行。本節(jié)給出直流電機穩(wěn)態(tài)運行時的基本方程和工作特性。 第三章 直流電機原理 33 一、直流電動機 在列寫直流電動機的基本方程之前，先規(guī)定相關物理量的參考正方向，若各物理量的瞬時實際方向與參考正方向一致，其值為正，反之為負。 第三章 直流電機原理 If Uf Ua Ia 負 載 T0 TL n Te Uf + _ If 圖 3 1 5 直 流 電 動 機 物 理 量 的 正 方 向 與 等 效 電 路a ) 物 理 量 的 參 考 正 方 向 b ) 等 效 電 路a ) b )fU++ L Ua + _ Ia + _ aEaRaE34 1. 電壓方程 (1) 他勵直流電動機 他勵式直流電動機的勵磁線圈采用單獨電源供電 第三章 直流電機原理 直流電動機的電樞回路電源電壓 Ua，電樞繞組的電阻 Rw ，正、負電刷的接觸電壓降為 2ΔUb ，由基爾霍夫電壓定律可列出電樞回路方程 fff RUI ? （ 37） aabaaa 2 IREUIREU aw ??????（ 38） 式中 Ra —— 包括電樞繞組和電刷壓降的等效電阻； Ea —— 直流電機感應電動勢 ΦnCE ea ? （ 39） 35 (2)并勵直流電動機 如圖 312b所示，電動機采用并勵方式時， 勵磁繞組與電樞回路并聯(lián)， 共用一個電源，電樞回路的電壓方程與他勵時相同，并有 第三章 直流電機原理 fa UUU ??fa III ??（ 310） （ 311） (3) 串勵直流電動機 如圖 312c所示，電動機采用串勵方式時，勵磁繞組與電樞回路串聯(lián)，再與電源連接，此時 （ 312） （ 313） fa III ??fa UUU ??36 2. 轉矩方程 直流電動機電樞外加電壓后，工作在電動運行狀態(tài)，此時，電樞產生電磁轉矩 Te ，其方向如圖 316所示，為逆時針轉動，與電動機空載轉矩 T0 和電動機的軸上負載轉矩 TL 相反。當電機穩(wěn)態(tài)運行時，應有 Te與 T0、 TL相平衡。這樣，按圖 315中正方向的約定，可寫出電動機的轉矩方程 第三章 直流電機原理 0Le TTT ?? （ 312） 3. 功率方程 勵磁回路輸入的電功率 2fffff IRIUP ?? （ 313） 37 電樞回路輸入的電功率 第三章 直流電機原理 （ 316） 式中 ΔpCua = RaIa2 ——