【導讀】查的依據(jù)材料之一。學生應當在畢業(yè)設計（論文）工作期內完成，英。文翻譯不合格者不得參加答辯。上下載的中英文對照文章按不合格論。

　　

【正文】 得到。 轉矩可以用每個磁極的直軸氣隙磁通 d? 和電樞磁勢波的空間基波分量 1Fa 相互作用的結果 來表示 。在交軸上的電刷和這個磁場的夾角為 90 度，其正弦值等于 1，對于一臺 P 極電機 12 2122 dPT Fa? ???? ???? （ 11） 式中帶負號被去掉 因為轉矩的正方向可以由物理的推論測定出來。鋸齒電樞磁勢波的空間基波是它最大值的28?。代替上面的等式可以給出： ()2 a aaPCT i N mm ???? （ 12） 其中： aI =電樞外部點路中的電流； aC =電樞繞組中總導體數(shù)； m =通過繞組的并聯(lián)支路數(shù)； 及 2 aa PCK m?? （ 13） 其為一個由繞組設計而確定的常數(shù)。 簡單的單個線圈的電樞中的整流電壓前在面已被討論過。將繞組分散在幾個槽中的效果可用圖形表示，在圖示中每一個整流的正弦波是在線圈中產(chǎn)生的電壓 ,換向線圈邊處于磁中性區(qū)。從電刷觀察到的電壓是電刷間所有串聯(lián)線圈中整流電壓的總和，在圖中標以 ae 的文波表示。 每個磁極用 12 個或更多換向片 ,可以使波動變得很小。從電刷中觀測到平均產(chǎn)生的電壓 等于整流線圈電壓的平均值的總和。電刷之間整流電壓 ae ，即旋轉電勢為 2 aa d m a d mPCeKm ? ? ? ???? （ 14） aK 為 常數(shù)。分布繞組的整流電壓與集中繞組有相同的平均值，不同的是波動大大減低了。 在上面的 等式中，所有的變量都是 標準 國際單位制 。 a a mei T?? （ 15） 這 個等式清楚 地說明，與旋轉電勢相關的瞬間功率等于與磁場轉矩有關的瞬時機械功率，能量的流向是由設備的確定，是發(fā)動機還是發(fā)電機。 直軸氣隙磁量由勵磁繞組的合成磁勢 ffNi? 產(chǎn)生，其磁通 — 磁勢曲線就是電機的具體鐵磁材料 的幾何尺寸決定的磁化曲線。在磁化曲線中 , 假設電樞磁勢 13 波的軸線與磁場軸垂直，因此假定電樞磁勢對直軸磁通不產(chǎn)生作用。在本文的后面有必要重新檢驗這一假設，飽和效應會深入研究。因為 電樞電勢 是與磁通 、 時間 、 速度成比例，所以通常用恒定轉速 0m? 下的電樞電勢 0ae 來表示磁化曲線更為方便。任意轉速電壓 m? 時，任一給定磁通下的電壓 ae 與轉 速成正比，也就是說 00maamee??? （ 16） 圖中 磁化曲線只有一個勵磁繞組勵磁的，這種曲線可以通過測試的方法輕松獲得，不需要任何設計步驟的知識。 大范圍勵磁下的鐵磁阻與空氣氣 隙相比可以忽略不計，在這種情況下磁通與勵磁繞組的總磁勢成線性比例關系，比例常數(shù)就是直軸的氣隙導磁性。 直流電機的顯著優(yōu)勢源自于通過選擇勵磁繞組的勵磁方式而獲得不同的運轉方式。勵磁繞組可以從外部直流電源以他勵的方式勵磁，也可以以自勵的方式勵磁。換句話，直流電機可以提供自身勵磁。勵磁方式不僅極大地影響它的靜態(tài)特性，而且極大地影響在控制系統(tǒng)中電機的動態(tài)性能。 他勵發(fā)電機的聯(lián)接圖解 已經(jīng)給出的。所需的勵磁電流只是電樞電流中的一小部分。在勵磁電路中少量的功率可以控制相對一大部分電樞電路的功率。換句話說，發(fā)電機是一個功率 放大器，當需要在大范圍控制電樞電壓時，他勵發(fā)電機通常在反饋控制系統(tǒng)中使用。自勵發(fā)電機的勵磁繞組可以有三種不同的供電方式。勵磁線圈可以與電樞串聯(lián)起來，這便是串勵發(fā)電機；勵磁繞組可以與電樞并聯(lián)在一起，這便是并勵發(fā)電 機。也可以同時以兩種方式相連接組成一個復勵發(fā)電機。為了引起自勵過程，在自勵發(fā)電機中必須存在剩磁。 在典型的靜態(tài)伏 安特性中，假定原動機速度恒定，穩(wěn)態(tài)電動勢與端電壓之間的關系為 t a a aV E I R?? （ 17） 其中 aI 是電樞輸出電流， aR 是電樞回路電阻。在發(fā)動機中， aE 大于 tV 。電磁轉矩 T 是一個反轉矩。 他勵發(fā)電機的端電壓隨著負載電流的增大而輕微的減小，主要是因為電壓在電樞電阻上的壓 降。串勵發(fā)電機中的勵磁電流與負載電流相同，所以氣隙磁通和電壓隨負載變化很大，因此很少采用串勵發(fā)電機。并勵發(fā) 電機電壓隨負載增加會有所下降，但在許多應用場合，這并不妨礙使用。復勵發(fā)電機的連接通常使串勵繞組的磁勢與并勵繞組磁勢相加，其優(yōu)點是通過串勵繞組作用，每極磁通隨著負載增加，從而產(chǎn)生一個隨負載增加近似為常數(shù)的輸出電壓。通常，并勵繞組匝數(shù)多，導線細；而繞在 外部的串勵繞組由于它必須承載電機的整個電樞電流，所以其構成的導線相對較粗。不論是并勵還是復勵發(fā)電機的電壓都可借助并勵磁場中的變阻器在適度的范圍內得到調節(jié)。 所有勵磁的方法在電動機上同樣適用。在電動機典型的靜態(tài)轉速 — 轉矩特 14 性中，電機端電壓假設由恒壓源供電，在電動機中 感應的電勢 aE 與路端電壓 tV間關系是 t a a aV E I R?? （ 18） aI 是電樞輸入電流。電勢 aE 小于端電壓 tV 。電樞電流與發(fā)電機中的方向相反，且電磁轉矩與電樞旋轉方向相同。 對于并勵與他勵電動機來說，磁場磁 通基本近似為常數(shù)，因此轉矩的增加必須要求電樞電流近似成比例增大，同時為允許增大的電流通過小的電樞電阻，要求反電勢稍有減少。由于反電勢決定于磁通和轉速，因此，轉速必須稍稍降低。與鼠籠式感應電動機類似，并勵電動機實際是一種從空載到滿負荷的速度基本上只有 5%的下降的恒速電動機。從起動轉矩到達到最大轉矩之間一直是被電樞電流所控制可以正常交替進行。 并勵電動機的一個顯著優(yōu)點是速度控制，通過在并勵繞組回路裝上內部變阻器，勵磁電流和每極磁通都可任意改變。而磁通的變化導致轉速相反的變化以維持反 電勢大致等于外施加端電壓。用這 種方法我們可以獲得最大調速范圍為 4或 5 比 1，最高轉速同樣受到換向條件的限制。通過改變外施加電樞電壓，可以獲得很寬的調速范圍。 對于串勵電動機來說，電樞電流、電樞磁勢波以及定子磁場磁通隨負載增長而增長。因為由于負載增大而造成的磁通增大，速度必須降低，這樣才可以維持反電勢與外加電壓之間的平衡 。此外，由于磁通增加，所以轉矩增大所引起電樞電流的增大比并勵電動機中的要小。因此串勵電動機是一種具有明顯下降的轉速負載特性的變速發(fā)電機。對于要求轉矩過載很多的應用場合，由于對應的過載功率隨相應的 轉速下降而維持在一個合理的范 圍內。因此，這種特性具有特別的優(yōu)越性。磁通隨著電樞電流的增大而增大，同時還帶來非常有用的起動特性。 在復勵電動機中，串勵磁場可以連接成積復勵式，使其磁勢與并勵磁場相加；也可以連接成差復勵式，兩磁場方向相反 ,差復勵很少使用。積復勵電動機具有界于串勵和并勵之間的速度 — 負載特性，轉速隨負載的降低取決于并勵磁場和串勵磁場的相對安匝數(shù)。這種電動機沒有像串勵電動機那樣輕載高轉速的缺點，但它在相當?shù)某潭壬媳３种畡罘绞降膬?yōu)點。 直流電機的應用優(yōu)勢是可以連接成串勵、并勵及復勵式等各種勵磁方式。其中的一些特性我們已在本文中的 提及到了。如果增加電刷可以通過換向器獲得更多的電壓，那么還會存在更多的應用場合，不論對人工的還是自動控制的適應性是它們的顯著特性。 一個直流電機是由兩個基本元素組成： － 定子是電機固定的部分。它由以下基礎組成；在結構中有一個磁 軛 ；勵磁磁極和繞組；換向極和繞組；有滑動軸承的端罩；電刷和電刷固定器；出線盒。 － 轉子是電機旋轉的部分。它構成了一個中心，這個中心是安放在設備軸上并且已經(jīng)平均地隔開，把電樞繞組放入槽中。還有一個換向器和一個風扇組成，被放在設備的軸上。 它用螺栓和底座固定在地板上。低壓電機的磁軛和本身的 結構是一體的，穿過勵磁磁極閉合而產(chǎn)生的磁通量。它的結構和磁軛是用生鐵和鑄鋼制造成的，有 15 時候也用焊接的鋼板。在低壓和可控補償整流器電機中，磁軛是由 ～ 1 毫米的薄鐵板制成的。磁軛經(jīng)常被安放在一個非鐵磁性的結構內（通常是由鋁合金制成，為了縮減重量）。在內部有兩個端蓋并且都包含球體和滑動軸承。 勵磁磁極由用 ～ 1mm 的鐵片通過用螺栓釘牢互相支撐。磁極被放入結構內的依靠螺栓固定。它們支撐繞組，讓它運送勵磁流動。在電樞上，磁極鐵心的末端是極靴，它通過氣隙有助于磁通量的分布。繞組被放置在一個絕緣結構內的中心處，被 極靴保護。 勵磁繞組是由絕熱的圓形物或矩形的導體制成，并且和另一個連續(xù)或平行的相連接。繞組是以一個磁極的磁通量穿過氣隙，然后被指引由極靴向電樞（北極），下一個磁極的磁通量由電樞到極靴（南極）。換向極的磁極就像主磁極，它組成了一個中心，末端在極靴中并且一個繞組繞在中心周圍。它們被放在兩個主磁極中間的對稱軸，拴在磁軛上。換向極的磁極是由生鐵或鑄鐵制成。換向極的繞組是由周圍絕緣的或垂直的導線制成。它們相互平行或首尾連接，帶動設備的主電流。 轉子的中心是由 ～ 1毫米硅合金薄板制成。薄板是通過清漆薄膜或氧化物涂層 和其他物質絕緣。絕緣物質厚度為 ～ 毫米。目的是當它在磁場中旋轉時渦流升高時，減少渦流。它變得很熱將導致能量損失。在實心物的中心，它損失得很高，減少電機的效率和產(chǎn)生劇烈的熱量。轉子的中心包含了一些金屬薄片。軸向的冷卻管（ 8～ 10毫米）被嵌在金屬薄片中給它更好的冷卻。壓力施加在中心的兩端。轉子的長度超過磁極 2～ 5 毫米，作用是減少磁力滲透性導致的軸向位移。轉子的外圍提供了槽放入電樞繞組。每個轉子繞組包含了一個線圈直接繞在轉子槽中依靠特殊設計機械或成行的線圈。繞組是絕緣的，依靠木制的或絕緣物質制成的槽 楔保護它。繞組過載是其彎曲，用鋼絲相互連接為了抵抗由地心引力產(chǎn)生的變形。轉子繞組的線圈交叉點連接到放在電樞軸的換向器上。換向器是圓柱體含有少量的銅。換向片是絕緣的。轉子線圈被焊接在換向片上。低壓電機的換向器片被分割成一個獨立的單元，依靠合成樹脂互相絕緣，例如人造樹脂。為了連接電樞繞組固定接線端，一組電刷在換向器的表面上依靠支架滑動。電刷通過彈簧給予不變的壓力連接換向片?？ㄡ敯卜旁诙松w上并且支撐碳刷支架。奇數(shù)的炭刷連接到電機的一個接線端上，偶數(shù)的炭刷連接到另一個接線端上。炭刷圍繞換向器的外圍等距隔開，有多少排 炭刷就有等量的勵磁磁極。