【正文】 利用這些方程可分析電機(jī)的運(yùn)行特性，進(jìn)而可以獲得不同勵(lì)磁方式直流電動(dòng)機(jī)的工作特性。直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)由定子繞組接通直流電源建立的，在電樞繞組通電也產(chǎn)生磁場(chǎng)，并且與定子繞組的磁場(chǎng)合成后產(chǎn)生了電機(jī)的電樞反應(yīng)效應(yīng)，該效應(yīng)會(huì)影響電機(jī)的工作狀態(tài)。直流電動(dòng)機(jī)定子繞組的勵(lì)磁方式有：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)。他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的效率特性曲線(xiàn) 如圖 323b所示。 f, IUaI120圖 3 2 2 并 勵(lì) 和 復(fù) 勵(lì) 直 流 發(fā) 電 機(jī) 的 空 載 特 性a ) 外 特 性 和 調(diào) 節(jié) 特 性 b ) 效 率 特 性 ?N2 / PPa )b )56 第三章 直流電機(jī)原理 (4) 效率特性 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，其損耗中僅電樞回路的銅耗與電流 Ia 的平方成正比，稱(chēng)為 可變損耗 ；其他部分損耗與電樞電流無(wú)關(guān)，稱(chēng)為 不變損耗 。例如：對(duì)于負(fù)載電流增大引起的電壓下降，可通過(guò)增加勵(lì)磁電流，加大磁通量，從而使電樞電動(dòng)勢(shì)增大，以抵消負(fù)載電流在電樞回路的電壓降，達(dá)到維持發(fā)電機(jī)電壓恒定的目的。對(duì)于并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，因還要向勵(lì)磁回路供電，其外特性要更軟一些。 ② 電樞回路電阻上的電壓將隨著電流上升而增大，使發(fā)電機(jī)的輸出電壓下降。他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性如圖 323中曲線(xiàn) 1所示，隨著電流的增大，其輸出電壓下降?？傊?，自勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行首先要在空載階段建立電壓，然后才能帶負(fù)載運(yùn)行。 例如， 在圖 322中的 A點(diǎn)（ E0A， IfA）穩(wěn)定工作。由此可見(jiàn)，并勵(lì)和復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)在起始階段需要有一個(gè)自我勵(lì)磁并建立電壓的過(guò)程，這稱(chēng)之為自勵(lì)過(guò)程。如圖 321所示。 （ 331） 51 第三章 直流電機(jī)原理 4. 工作特性 (1) 空載特性 是指當(dāng)發(fā)電機(jī)不帶負(fù)載 Ia=0， U = Ea時(shí)， E0 = Ea = f（ If）的關(guān)系曲線(xiàn)。其功率關(guān)系如圖 320所示，可見(jiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的變換過(guò)程。 他勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線(xiàn)圈采用單獨(dú)電源供電 ， 其回路方程見(jiàn)式 （ 37） ， 即 aaaa IRUE ??（ 323） ΦnCE ea ?fff RUI ?47 第三章 直流電機(jī)原理 fa UUU ??fa III ??（ 324） （ 325） 如果發(fā)電機(jī)采用并勵(lì)方式 ， 勵(lì)磁繞組與電樞回路并聯(lián) ， 由圖319所示的電流方向 ， 電樞回路的電壓方程與他勵(lì)時(shí)相同 ， 但電流變?yōu)槭?（ 325） ， 即 Ia G U I If 圖 3 1 9 發(fā) 電 機(jī) 的 并 勵(lì) 方 式+48 第三章 直流電機(jī)原理 2. 轉(zhuǎn)矩方程 直流發(fā)電機(jī)的電樞在外動(dòng)力轉(zhuǎn)矩 Tm的拖動(dòng)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，工作在發(fā)電狀態(tài)時(shí)，與反方向的空載轉(zhuǎn)矩 T0 和電磁轉(zhuǎn)矩 Te 平衡。 45 第三章 直流電機(jī)原理 二、直流發(fā)電機(jī) 直流發(fā)電機(jī)各物理量的參考正方向選定如圖 318a所示。一旦勵(lì)磁電流 If = 0， 則電機(jī)主磁通將迅速下降至剩磁磁通，若此時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)載較輕，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將迅速上升，造成“飛 車(chē) ”；若電動(dòng)機(jī)的負(fù)載為重載，則電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩將小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩， 使電機(jī)轉(zhuǎn)速減小，但電樞電流將飛速增大， 超過(guò)電動(dòng)機(jī)允許的最大電流值，引起電樞繞組因大電流過(guò)熱而燒毀。一般直流電動(dòng)機(jī)的效率在 ~。由式（ 320）可見(jiàn)，電動(dòng)機(jī)的損耗中僅電樞回路的銅耗與電流 Ia成平方正比關(guān)系，其他部分與電樞電流無(wú)關(guān)。若考慮電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)，轉(zhuǎn)矩隨電樞電流的增加而略微下垂，如圖 317中曲線(xiàn) 2所示。由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式和電壓方程可得 aeaeaeaaaea IΦCRΦCUΦCRIUΦCEn ????? （ 322） 42 第三章 直流電機(jī)原理 (2) 轉(zhuǎn)矩特性 是指當(dāng) Ua=UN ， I f=I fN時(shí)， Te = f（ I a）的關(guān)系曲線(xiàn)。轉(zhuǎn)速降一般為額定轉(zhuǎn)速的 3~8%，呈基本恒速狀態(tài)。 若考慮電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)，磁通下降可能引起轉(zhuǎn)速的上升，與 Ia 增大引起的轉(zhuǎn)速降相抵消，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化很小。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)的功率關(guān)系如圖 316所示。在轉(zhuǎn)矩平衡方程（ 314）兩邊乘以轉(zhuǎn)速 ? ，可得 第三章 直流電機(jī)原理 ??? 0Le TTT ??0Lem pPP ???（ 319） 式中 PL —— 電機(jī)的機(jī)械負(fù)載功率； Δp0 —— 電機(jī)的空載損耗，包括機(jī)械摩擦損耗 Δpmec 和 鐵心損耗 ΔpFe 。當(dāng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)有 Te與 T0、 TL相平衡。 第三章 直流電機(jī)原理 33 一、直流電動(dòng)機(jī) 在列寫(xiě)直流電動(dòng)機(jī)的基本方程之前，先規(guī)定相關(guān)物理量的參考正方向，若各物理量的瞬時(shí)實(shí)際方向與參考正方向一致，其值為正，反之為負(fù)。當(dāng)直流電機(jī)電樞輸入直流電源電壓，此電壓經(jīng)電刷轉(zhuǎn)換流入電樞繞組， 電樞受電磁轉(zhuǎn)矩作用， 在轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械能，同時(shí)電樞也產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但數(shù)值小于電樞電壓，則電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。直流電機(jī)可為發(fā)電機(jī)運(yùn)行和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。從直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)可以看出，它是一種定子繞組為凸極的電機(jī)，現(xiàn)假定其滿(mǎn)足以下條件： 1）可以忽略各種飽和與非線(xiàn)性； 2）電刷的位置在幾何中心線(xiàn)上，即 ?r = 90?，并忽略電刷寬度； 3）忽略磁動(dòng)勢(shì)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(jī)，在定子繞組中通以直流勵(lì)磁電流If ，產(chǎn)生恒定的磁通 ?，這時(shí) ?sr = ?，由電樞繞組產(chǎn)生的每極磁動(dòng)勢(shì) Fa 波形如圖 314所示，其幅值為 30 對(duì)電樞磁動(dòng)勢(shì) Fa 進(jìn)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(jī)原理 appaa 82 ianZnNIF ??rp2ap21a π8π8 FanZIIanZF a ??? 0 ? Fa ? ? Fa Fa1 te?圖 3 1 4 電 樞 繞 組 產(chǎn) 生 的 磁 動(dòng) 勢(shì) 波 形31 將上述各變量的關(guān)系代入式（ 144），得 第三章 直流電機(jī)原理 令 為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，則可得直流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式 app2a2por2pe π2π2π90s i n2π ΦIaZnanZIΦnΦFnT ???aZnCπ2pT ?aTe ΦICT ?