【導(dǎo)讀】查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作期內(nèi)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(zhuǎn)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(jié)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(fù)號被去掉 因為轉(zhuǎn)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(dǎo)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(shè)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(biāo)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(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn) 國際單位制 。 a a mei T?? （ 15） 這 個等式清楚 地說明，與旋轉(zhuǎn)電勢相關(guān)的瞬間功率等于與磁場轉(zhuǎn)矩有關(guān)的瞬時機械功率，能量的流向是由設(shè)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(shè)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(shè)，飽和效應(yīng)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(zhuǎn)速 0m? 下的電樞電勢 0ae 來表示磁化曲線更為方便。任意轉(zhuǎn)速電壓 m? 時，任一給定磁通下的電壓 ae 與轉(zhuǎn) 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(shè)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(guān)系，比例常數(shù)就是直軸的氣隙導(dǎo)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(zhuǎn)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(dāng)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(fù)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(guān)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(zhuǎn)矩 T 是一個反轉(zhuǎn)矩。 他勵發(fā)電機的端電壓隨著負(fù)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(fù)載電流相同，所以氣隙磁通和電壓隨負(fù)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(fù)載增加會有所下降，但在許多應(yīng)用場合，這并不妨礙使用。復(fù)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(fù)載增加，從而產(chǎn)生一個隨負(fù)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(dǎo)線細(xì)；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(gòu)成的導(dǎo)線相對較粗。不論是并勵還是復(fù)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(nèi)得到調(diào)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(zhuǎn)速 — 轉(zhuǎn)矩特 14 性中，電機端電壓假設(shè)由恒壓源供電，在電動機中 感應(yīng)的電勢 aE 與路端電壓 tV間關(guān)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(zhuǎn)矩與電樞旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速，因此，轉(zhuǎn)速必須稍稍降低。與鼠籠式感應(yīng)電動機類似，并勵電動機實際是一種從空載到滿負(fù)荷的速度基本上只有 5%的下降的恒速電動機。從起動轉(zhuǎn)矩到達到最大轉(zhuǎn)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(nèi)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(dǎo)致轉(zhuǎn)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(diào)速范圍為 4或 5 比 1，最高轉(zhuǎn)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(diào)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(fù)載增長而增長。因為由于負(fù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速負(fù)載特性的變速發(fā)電機。對于要求轉(zhuǎn)矩過載很多的應(yīng)用場合，由于對應(yīng)的過載功率隨相應(yīng)的 轉(zhuǎn)速下降而維持在一個合理的范 圍內(nèi)。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(fù)勵電動機中，串勵磁場可以連接成積復(fù)勵式，使其磁勢與并勵磁場相加；也可以連接成差復(fù)勵式，兩磁場方向相反 ,差復(fù)勵很少使用。積復(fù)勵電動機具有界于串勵和并勵之間的速度 — 負(fù)載特性，轉(zhuǎn)速隨負(fù)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(zhuǎn)速的缺點，但它在相當(dāng)?shù)某潭壬媳３种畡罘绞降膬?yōu)點。 直流電機的應(yīng)用優(yōu)勢是可以連接成串勵、并勵及復(fù)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(yīng)用場合，不論對人工的還是自動控制的適應(yīng)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(chǔ)組成；在結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子是電機旋轉(zhuǎn)的部分。它構(gòu)成了一個中心，這個中心是安放在設(shè)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(fēng)扇組成，被放在設(shè)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(jié)構(gòu)是一體的，穿過勵磁磁極閉合而產(chǎn)生的磁通量。它的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)內(nèi)（通常是由鋁合金制成，為了縮減重量）。在內(nèi)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(jié)構(gòu)內(nèi)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(jié)構(gòu)內(nèi)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(dǎo)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(dǎo)線制成。它們相互平行或首尾連接，帶動設(shè)備的主電流。 轉(zhuǎn)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(zhì)絕緣。絕緣物質(zhì)厚度為 ～ 毫米。目的是當(dāng)它在磁場中旋轉(zhuǎn)時渦流升高時，減少渦流。它變得很熱將導(dǎo)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子的長度超過磁極 2～ 5 毫米，作用是減少磁力滲透性導(dǎo)致的軸向位移。轉(zhuǎn)子的外圍提供了槽放入電樞繞組。每個轉(zhuǎn)子繞組包含了一個線圈直接繞在轉(zhuǎn)子槽中依靠特殊設(shè)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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。