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河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸
由运动方程看 TM?TL?Jd??0 dt当干扰使n↑时,干扰消除后希望n↓这时如Tm-TL<0则负加速 当干扰使n↓时,干扰消除后希望n↑这时如Tm-TL>0则正加速
例：a,b两点
a点，当n↑时 Tm↓—Tm' 当干扰消除后由于在n'处Tm-TL<0,b点，当n↑时 Tm↑—Tm'' 当干扰消除后由于在n''处Tm-TL>0,到a点处平衡
n'nn''a所以n↓
b'TLTmTm''
所以n↑到n'''直
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第 2 次课 2 学时
上次课复习： 机电传动系统的运动方程、各种生产机械的特性、机电传动系统稳定运行的条件。 本次课题（或教材章节题目）： §3.1直流电机的结构和工作原理§3.2直流发电机 §3.3直流电动机的机械特性 教学要求： 掌握直流电机的基本工作原理及特性，特别时直流电动机的机械特性。 重 点：直流电机的基本工作原理及特性。 难 点：直流电机的基本工作原理及特性。 教学手段及教具： 多媒体教学 讲授内容及时间分配： §3.1、§3.2——1学时 §3.3——1学时 课后作业 习题3.3、3.4、3.5、3.6 参考资料 第8页
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第三章直流电机的工作原理
电机的分类：
特点：
a发电机，电动机 b直流，交流、步进
直流电动机： 可以实现无级调速（优点）,在传统的模拟控制系统中应用多 交流电动机： 简单、 便宜、但调速复杂 步进电动机： 用脉冲工作、易于数字控制 直流发电机： 一般用来为直流电动机配套；但可控硅取代很多的发电机
§3.1直流电机的基本结构和原理
§3.1.1直流电机的结构
主要部件：
作用： 其它：
励硅绕组（定子线圈）用来产生磁场 电枢绕组（转子线圈）通有工作电流 换向器 保持电枢绕组的电流方向不变 铁芯（定子、转子）导磁及支撑 简述 略
§3.1.2 直流电机的基本工作原理
以单个电枢绕组线圈为例说明
一、发电机（根据右手定则）
励磁绕组通电产生一磁场 >A点总与N极侧的一边相连 >B点总与N极侧的一边相连
>转子（电枢线圈）由原动机拖动， 以转速n转动 >这时，N边切割磁力线产生电势 指向外 S边切割磁力线产生电势 指向内 > AB两点就产生了电势E＝KeΦn 当有负载RL时，就产生电流I >这时， E＝KeΦn
二、电动机（根据左手定则）
> 在AB两点加电压，在电枢中产生电流I
> 则N边受力, S边反向受力，形成转矩 T＝KmΦIa > 电枢转动后，切割磁力线产生反电势 E＝KeΦn > 当n到一定值后， Ia=（U-E）/Ra 满足T后稳定下来。
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注: 在发电机中 E＝KeΦn
当Ia?0时，
是输出电势
T＝KmΦIa（负载转矩）为原动机负载,既Ia为负载
在电动机中 Tm＝KmΦIa 为输出动力 Em＝KeΦn 为反电势
当Tm 大 n↑ [TM-TL=J(dω/dt)] EM↑ (U-EM)↓ Ia=(U-EM)/Ra↓ TM↓
TM 是负载
§3.2 直流发电机
对于直流电机按其励磁方法分为以下几种情况: 他励：磁绕组有独立的电源与电枢无关 并励：励磁绕组与电枢并联 串励：励磁绕组与电枢串联 复励：有串也有并励
§3.2.1他励发电机
1.电原理图
由于独立Uf, If
所以负载电流I＝电枢电流Ia 2. 空载特性
当发电机空载（Ia=0）及转速（n）不变时，输出电势与励磁电流的关系曲线 当If小时直线（不饱和）
If大时， 弯曲（开始饱和） If更大， 平直（饱和，Φ不变） 3. 外特性曲线
当发电机转速（n）和励磁（Φ）不变时，输出电压（U）与负载电流(I)之间的关系曲线
注：当Ia↑RaIa↑U=E-IaRa↓
§3.2.2并励发电机
1.电原理图：
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由于If<
由于事先没有励磁电压U所以If＝0
当电枢转动时，没有磁场所以不会产生E。 并励发电应满足以下几个条件
（1）在磁极上有剩磁（弱的磁场）当n↑ 产生一个小E 产生一个小If （2）励磁磁场与剩磁场的方向相同 电压建立起来
（3）Rf不能太大 两方面， 一方面是线圈电阻，一是外接电阻
3. 并励发电机的工作点
一方面是空载曲线
一方面是是励磁电流曲线 当饱和弯曲后产生交点
共同决定
4. 外特性
与他励一样，但由于U↓If↓所以所以U↓得多
§3.2.3 复励发电机
1.电原理图
并励Ifb=U/Rfb 串励If＝Ia
当I↑,Ia↑,U=E-IaRa↓,If=U/Rfb↓, ф↓ ф↑,U↑
所以，复励发电机在一定的工作范围内外特性比较平坦
§3.3 直流电动机的机械特性 I直流电动机由分为他励、并励、串励和变励
IM EU _
§3.3.1他励电动机的机械特性
>电原理图
由电路原理公式，推导出
n
n0 -n
说明：n0与输出转扭T无关所以称为理想空载转速;
U - RT ＝ KeKeK＝ Δ
而Δn反映负载对转速的影响,是负载引起的转速误
差
>机械特性:
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