【正文】 在串勵電動機(jī)中，電樞電流、電樞電勢和定子磁場磁通。通過這種方法得到最大調(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。 并勵電動機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是易于調(diào)速。與鼠籠式感應(yīng)電動機(jī)相類似，并勵電動機(jī)實際上是一種從空載到滿載速降僅約為 5%的恒速電動機(jī)。 在并勵和他勵電動機(jī)中磁場磁通近似為常數(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。在電動機(jī)電樞中感應(yīng)的電勢與端電壓 tV 間的關(guān)系為 22 aaat RIEV ?? 式中 aI 此時為輸入的電樞電流。 任何用于發(fā)電機(jī)的勵磁方法都可用于電 動機(jī)。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(jī)的整個電樞電流，所以其構(gòu)成的導(dǎo)線相對較粗。并勵發(fā)電機(jī)電壓隨負(fù)載增加會有所下降，但在許多應(yīng)用場合，這并不防礙使用。 他勵發(fā)電機(jī)的端電壓隨著負(fù)載電流的增加稍有降低，這主要是由于電樞電阻上的壓降。 在典型的靜態(tài)伏 安特性中，假定原動機(jī)恒速運(yùn)行，穩(wěn)態(tài)電勢 aE 和端電壓 tV 關(guān)系為： aaat RIEV ?? 式中 aI 為電樞輸出電流， aR 為電樞回路電阻。勵磁繞組可以與電樞串聯(lián)起來，這便形成了串勵發(fā)電機(jī)；勵磁繞組可以與電樞并聯(lián)在一起，這便形成了并勵發(fā)電機(jī)；或者勵磁繞組分成兩部分，其中一部分與電樞串聯(lián)，另一部分與電樞并聯(lián)，這便形成復(fù)勵發(fā)電機(jī)。當(dāng)需要在很大范圍內(nèi)控制電樞電壓時，他勵發(fā)電機(jī)常常用于反饋控制系統(tǒng)中。 21 他勵發(fā)電機(jī)的連接圖已經(jīng)給出，所需勵磁電流是額定電樞電流的很小一部分。勵磁繞組可以由外部直流電源單獨(dú)激磁，或者也可自勵，即電機(jī)提供自身的勵磁。 在一個相當(dāng)寬的勵磁范圍內(nèi)，鐵磁材料部分的磁阻與氣隙磁阻相比可以忽略不計，在此范圍內(nèi)磁通與勵磁繞組總磁勢呈線性比例，比例常數(shù)便是直軸氣隙磁導(dǎo)率。因為電樞電勢與磁通成正比，所以通常用恒定轉(zhuǎn)速 0mw 下的電樞電勢 0ae 來表示磁化曲線更為方便。在磁化曲線中，因為電樞磁勢波的軸線與磁場軸線垂直，因此假定電樞磁勢對直軸磁通不產(chǎn)生作用。 將上述幾式中的所有 變量用 SI單位制表達(dá)，有 maa Twie ? 這個等式簡單地說明與速度電壓有關(guān)的瞬時功率等于與磁場轉(zhuǎn)矩有關(guān)的瞬時機(jī)械功率，能量的流向取決于這臺電機(jī)是電動機(jī)還是發(fā)電機(jī)。電刷間的整流電壓 ae 即速度電壓，為 20 mdamdaa WKWmPCe ??? ?? 2 式中 aK 為設(shè)計常數(shù)。從電刷端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，在圖中由標(biāo)以 ae 的波線表示。 簡單的單個線圈的電樞中的整流電壓前面已經(jīng)討論過了。電樞磁勢鋸齒波的空間基波 1aF 是峰值的 8/ 2? 。電刷處于交軸時，磁場間的角度為 90176。） 19 電刷上的電磁轉(zhuǎn)矩和速度電壓與磁通分布的空間波形無關(guān)；為了方便起見，我們假設(shè)氣隙中仍然是正弦磁密波，這樣便可以從磁場分析著手求得轉(zhuǎn)矩。（在實際電機(jī)中，電刷的幾何位置大約偏移圖例中所示位置 90176。在示意圖中，電刷位于交軸上，因為此處正是與其相連的線圈 的位置。這樣，電樞磁勢波形的軸線與磁極軸線相差 90176。換向器一電刷的組合構(gòu)成機(jī)械整流器，它產(chǎn)生一直流電樞電壓和一在空間固定的電樞磁勢波形。勵磁繞組產(chǎn)生的氣隙通以磁極中心線為軸線對稱分布，這條軸線稱為磁場軸線或直軸。由于直流電機(jī)易于控制，因此該系統(tǒng)用于要求電動機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍寬或能精確控制電機(jī)輸出 的場合。 直流電機(jī)導(dǎo)論 直流電機(jī)以其多功用性而形成了鮮明的特征。 在上述兩種情況下，參數(shù)都可折算到二次繞組，這樣可減小計算時間。2V ； （ b） 從二次側(cè)看為一其值為 1V ，且伴有由 1Re 和 1Xe 引起內(nèi)壓降的恒壓源。這 種電路無法解釋變壓器內(nèi)類似飽和效應(yīng)等現(xiàn)象。另一種形式是將變壓器看成一個三端或四端網(wǎng)絡(luò)，這樣便產(chǎn)生一個準(zhǔn)確的表達(dá)，它對于那些把所有裝置看成是具有某種傳遞性能的電路元件的工程師來說是方便的。這對于高電壓和頻率超過 100Hz 的情形是很重要的。對一個具體問題可否允許有細(xì)微差別的回答取決于是否允許這種誤差的存在。例如，流過一次側(cè)阻抗的電流不再是整個一次側(cè)電流。當(dāng)然，就變壓器本身來說，兩線圈是 繞在同一鐵芯柱上的。當(dāng)在電路中選擇了適當(dāng)?shù)膮?shù)時，在一、二次側(cè)兩端測得的變壓器運(yùn)行情況與在該電路相應(yīng)端所測得的請況是完全一致的。2V 折算回 2V 而在二次側(cè)兩端引入了一理想的無損耗轉(zhuǎn)換外，其他方面是一樣的。 XX ? 。 XX ? ；同樣地 139。值得注意的是，對于一臺實際的變壓器， 239。 17 在選擇折算基準(zhǔn)時，無非是將一次側(cè)與折算后的二次側(cè)匝數(shù)設(shè)為相等，除此之外再沒有什么更要緊的了。2X ， 39。實際上，如果我們將實際的二次繞組當(dāng)真從鐵芯上移開，并用一個參數(shù)設(shè)計成 1N ， 39。 IENNINNEIEk V A ???? 。折算后的二次側(cè) 2212221222 )/()/(39。39。 222RI 必須等于 22RI ，而）222122122 /()/( NNRNNI ?? 事實上確實簡化成了 222RI 。 39。 我們可以用一些方法來驗證上述折算過程是否正確。 XNNX ? 。因此，22212 )/(39。/39。 NININI ?? ，即 2122 )/( INNI ? 。39。 ENNE ? ，與 1E 相等。因此，二次側(cè)繞組可用任意個在一次側(cè)產(chǎn)生相同匝數(shù) 1N 的等效繞組是方便的。為了分析 21 NN ? 時的16 情況，二次側(cè)的反應(yīng)得從一次側(cè)來看，這種反應(yīng)只有通過由二次側(cè)的磁勢產(chǎn)生磁場力來反應(yīng)。 已經(jīng)推出的變壓器二次側(cè)繞組端開路的等效電路，通過加上二次側(cè)電阻和漏抗便可很容易擴(kuò)展成二次側(cè)負(fù)載時的等效電路。其次，如果橫軸像通常取的話，那么向量圖是以 0??m 為零時間參數(shù)的，圖中各物理量時間方向并不是該瞬時的。 從上述圖中，還應(yīng)得出兩點(diǎn)：首先，為方便起見已假設(shè)匝數(shù)比為 1，這樣可使 39?；ジ写磐ū仨毴噪S負(fù)載變化而變化以改變 1E ，從而產(chǎn)生更大的一次側(cè)電流。在空載情形下，如果忽略電阻， p? 幅值大小不變，因為它仍提供一個等于 1V 的反總電動勢。這兩種漏磁通，緊密相關(guān)；例如，2? 對 m? 的去磁作用引起了一次側(cè)的變化，從而導(dǎo)致了一次側(cè)漏磁通的產(chǎn)生。與一次側(cè)漏磁通一樣， 2? 的作用也用一個大體為常數(shù)的漏電感 222222 / ??? NiN 來表征。盡管圖中 m? 和 2? 是分開表示的，但它們在鐵芯中是一個合成量，該合成量在圖示中的瞬時是向下的。盡管變化很小，但是如果沒有互感磁通和電動勢的變化來允許一次側(cè)電流變化，那么二次側(cè)的需求就無法滿足。交鏈一次繞組的總磁通 111 ??????? mp 沒有變化，這是因為總反電動勢 dtdNE /111 ??仍然與 1V 相等且反向。記住 2121 / NNEE ? ，近似等于 11IE 的輸入容量也就近似等于輸出容量 22IE 。在向量方程中， 102211 NININI ?? ，上式也可變換成221011 NININI ?? 。這樣的話 ，互感磁通只經(jīng)歷很小的變化，并且實際上只需要與空載時相同的凈磁勢 10NI 。因為一次側(cè)漏阻抗壓降如此之小，所以 1E 的微小變化都將導(dǎo)致一次側(cè)電流增加很大，從 0I 增大至一個新值 ? ? ? ?ijXREVI ??? 1111 / 。現(xiàn)在，我們要 討論一種滯后功率因數(shù)。 moreover, the increase in armature current caused by increased torque is smaller than in the shunt motor because of the increased flux. The series motor is therefore a varyingspeed motor with a markedly drooping speedload characteristic. For applications requiring heavy torque overloads, this characteristic is particularly advantageous because the corresponding power overloads are held to more reasonable values by the associated speed drops. Very favorable starting characteristics also result from the increase in flux with increased armature current. In the pound motor the series field may be connected either cumulatively, so that to that of the shunt field, or differentially, so that it opposes. The differential connection is very rarely used. A cumulatively pounded motor has speedload characteristic intermediate between those of a shunt and a series motor, the drop of speed with load depending on the relative number of ampereturns in the shunt and series fields. It does not have the disadvantage of very high lightload speed associated with a series motor, but it retains to a considerable degree the advantages of series excitation. The application advantages of DC machines lie in the variety of performance characteristics offered by the possibilities of shunt, series, and pound excitation. Some of these characteristics have been touched upon briefly in this article. Still greater possibilities exist if additional sets of brushes are added so that other voltages can be obtained from the mutator. Thus the versatility of DC machine systems and their adaptability to control, both manual and automatic, are their outstanding features. 14 負(fù)載運(yùn)行的變壓器及直流電機(jī)導(dǎo)論 負(fù)載運(yùn)行的變壓器 通過選擇合適的匝數(shù)比，一次側(cè)輸入電壓 1V 可任意轉(zhuǎn)換成所希望的二次側(cè)開路電壓 2E 。 ., the generator is a power amplifier. Separately excited generators are often used in feedback control systems when control of the armature voltage over a wide range is required. The field windings of selfexcited generators may be supplied in three different ways. The field may be connected in series with 11 the armature, resulting in a shunt generator, or the field may be in two sections, one of which is connected in series and the other in shunt with the armature, resulting in a pound generator. With selfexcited generators residual magism must be present in the machine iron to get the selfexcitation process started. In the typical steadystate voltampere characteristics, constantspeed prime movers being assumed. The relation between the steadystate generated . aE and the terminal vo