一、直流电机的用途 作电源用-->直流发电机 .作动力用-->自流电动机 .信号的传递
==>作为测量元件-->直流测速发电机 ==>作为执行元件-->直流伺服电动机
二、直流电机的优缺点 ★直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小。 ★直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。★直流电动机过载能力较强，热动和制动转矩较大。☆由于存在换向器，其制造复杂，价格较高。§1.1直流电机的工作原理 直流电机的工作原理
一.直流电机的物理模型图解释
这是分析直流电机的物理模型图。其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。二.直流发电机的工作原理
直流发电机是机械能转换为直流电能的电气设备。 如何转换？分以下步骤说明：
设原动机拖动转子以每分转n转转动；
N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁A和X两根导体连成的 电机内部的固定部分要有磁场。这个磁场可以是如图示的磁铁也可以是磁极铁心上绕套线圈，再通过直流电产生磁场。其中 If 称之为励磁电流。这种线圈每个磁极上有一个，也就是，电机有几个磁极就有几个励磁线圈，这几个线圈串联（或并联）起来就构
成了励磁绕组。这里要注意各线圈通过电流的方向不可出错。在以上条件下环外导体将感应电势，其大小与磁通密度 B 、导体的有效长度 l 和导体切割磁场速度 v 三者的乘积成正比，其方向用右手定则判断。
但是要注意某一根转子导体的电势性质是交流电。而经电刷输出的电动势确是直流电了。这便是直流发电机的工作原理。
§1.2直流电机的结构 直流电机的结构
这是一台国产直流电机的结构装配图和结构剖面图。旋转电机都是由定子和转子两大部分组成，每一部分也都由电磁部分和机械部分组成，以便满足电磁作用的条件。换向极用来改善换向。
定子 {
旋转电机 {
转子 {
电磁部分 机械部分 机械部分 电磁部分
●定子的主要部件包括：定子的主要部件包括：
直流电机的定子由主磁极、机座、换向极、端盖和电刷装置等部件组成。
主磁极 主磁极的作用是建立主磁场。绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。主磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分称为极靴，它的作用是使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场分布，并使励磁绕组容易固定。为了减少转子转动时由于齿槽移动引起的铁耗，主磁极铁心采用1～1.5mm的低碳钢板冲压一定形状叠装固定而成。主磁极上装有励磁绕组，整个主磁极用螺杆固定在机座上。主磁极的个数一定是偶数，励磁绕组的连接必须使得相邻主磁极的极性按
N，S 极交替出现。
机座 机座有两个作用，一是作为主磁极的一部分，二是作为电机的结构框架。 机座中作为磁通通路叠部分称为磁轭。机座一般用厚钢板弯成筒形以后焊成，或者用铸钢件（小型机的两端装有端盖。
换向极 换向极 换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极，
改善直流电机的换向情况，使电机运行时不产生有和主磁极类似，是由换向极铁心和套在铁心上的换向极绕组构成，并用杆固定在机座上。换向极的个数一般与主磁极的极直流电机中，也有不装换向极的。换向极绕组在使用中是和电枢绕组相串联的，要流过较大的电流，因此和主磁极的串励绕组一截面。
端盖 端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支撑转子，将定转子连为一体。起防护作用。
电刷装置 电刷装置是电枢电路的引出（或引入）装置，它由电刷，刷刷杆和连线等部分组成，右图所示，电刷是石墨或金属石墨刷握内用弹簧以一定的压力按放在换向器的表面，旋转时与换向器表接触。刷握用螺钉夹紧在刷杆上。每一刷杆上的一排电刷组成一个电刷组，性的各刷杆用连线连在一起，再引到出线盒。刷杆装在可调整电刷的位置。 ●转子的主要部件包括：子的主要部件包括：
直流电机的转动部分称为转子，又称电枢。转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、风扇等。 电枢铁心 电枢铁心既是主磁路的组成部分，电枢绕组就嵌放在电枢铁心的槽内。为减少电枢铁心内的般用厚0.5mm且冲有齿、槽的型号为DR530或DR5如左图所示。小型电机的电枢铁心冲片直接压装在轴上，心冲片先压装在转子支架上，然后再将支架固定在轴上。为可沿轴向分成几段，以构成径向通风道。
电枢绕组 电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥善地绝缘（右图），并用槽楔压紧。大型电机电枢绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。
换向器 前面已经指出，在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流电动机中，换向器起逆变作用，因此换向器是直流电机的许多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间用云母用铸铁件）制成。机座它的作用是害的火花。换向极结构螺数相等，在功率很小的样，导线有较大的同时端盖对电机内部还握，组成的导电块，放在面形成滑动同极移动的刷杆座上，以便
换向器、转轴、轴承、是电枢绕组支撑部分；涡流损耗，铁心一的硅钢片叠压夹紧而成，大型电机的电枢铁改善通风，冲片
部件之一。换向器由V
座又10关键片绝缘，两端再用两个形环夹紧而构成，如图3－10所示。每个电枢线圈首端和尾端的引线，分别焊入相应换向片的升高片内。小型电机常用塑料换向器，这种换向器用换向片排成圆筒，再用塑料通过热压制成。
§1.3直流电机的额定值 直流电机的额定值
额定值 是制造厂对各种电气设备（本章指直流电机）在指定工作条件下运行时所规定的一些量值。在额定状态下运行时，可以保证各电气设备长期可靠地工作。并具有优良的性能。额定值也是制造厂和用户进行产品设计或试验的依据。额定值通常标在各电气的铭牌上，故又叫铭牌值。
直流电机的主要额定值主要有： ⒈额定功率 额定功率 PN
指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输出功率，以 \"W\" 为量纲单位。若大于 1kW 或 1MW 时,则用 kW 或 MW 表示。
★★★---------------------------注意-------------------------------------★★★ 对于直流发电机，PN是对于直流电动机，PN是★★★--------------------------------------------------------------------★★★ ⒉额定电压 额定电压 UN
指额定状态下电枢出线端的电⒊额定电流 额定电流 IN
指电机在额定电压、额⒋额定转速 额定转速 nN
指额定状态下运行时转子的转速，以⒌额定励磁电流 额定励磁电流 If
指电机在额定状态时的励磁电流§1.4 电枢绕组1.4 电枢绕组 电枢绕组
直流电机的电磁感应的机的电路部分，亦是实现机电能量转换的枢过一定多电枢电流，从而产生单，运行可靠。
一. 主要分类
大的分类为环形和鼓形；于容易理解故讲原理时也用此类绕组；组，它又分为叠绕组、波绕组和制造容易，又节省导线，运形绕组。
二．叠绕组和波绕组的联（1）电加工的简单工艺设计→绕线（绕线机图根据设计的绕组型式、线接线浸素→最后装配在一起电（2）元件：线圈是组成绕组的元件 出的电功率，它等于额定电出的机械功率，所以公式压，以 \"V\" 为量纲单位。 功率时的电枢电流值，以 r/min为量纲单位。 值。
部件之一为导电的绕组，纽。电枢绕组的构成，应能产生所需的电磁转矩和电磁功率只曾在原始电机用过，现代直流电机均用蛙形绕组。鼓形绕组比环形绕组靠，经济性好，故现在结规律 电机\"3.P1.26）→嵌线→引径，绕到绕片模上，各个线圈加工完成。 压和额定电流的乘积。PN＝UNIN 率ηN存在。PN＝UNINηN 为量纲单位。 为重要，故称为电枢绕组。电枢绕组是直流电足够的感应电动势，并允许通节省有色金属和绝缘材料，结构简由鼓
浸漆→装配（配合画面） 准备好分别嵌放到电枢槽中，又叫下线；再焊指输指输中还应有效定\"A\"关键因。此外，还要环形绕组鼓形绕行较可均用
\"微接线（3）有效边:有效边是指线圈的直线部分。
端部：端部是指线圈非接触电枢铁心的那个部分。
上、下层：从工艺上考虑，一个线圈在嵌线时必须使一个有效边在下层边，另一个有效边必须在上层边。 （4）电机的极距τ
极距用希腊字母τ表示是电机的常用量之一。 它有两个表达式：
一是电机中每个磁极所占的电枢感槽数；
Z
τ＝-----(槽） 2P
二是电机中每个磁极所占的电枢周长方向的长度值。 ∏D τ＝-------(m） 2P
（5）各节距（槽数）
第一节矩y1：元件的两条有效边在电枢表面上所跨的距离称为第一节矩，用y1表示。第一节矩的大小通常用所跨的虚槽数来计算。因为元件边置放在槽内，所以y1必定始一个整数。为得到较大的感应电动势和电磁转矩，y1最好等于或者接近于一个极矩，当第一节矩恰好等于一个极矩，称为整矩绕组，当第一节矩比极矩小，称为短距绕组。因为短矩绕组有利于换向，对于叠绕组尚能节省部分端部用铜，故常被采用。
第二节矩y2:在相串连的两个元件中，第一个元件的下层边与第二个元件的上层边在电枢表面上所跨的距离，称为第二节矩。第二节矩用y2表示，也用虚槽数计算。
合成节矩y：相串连的两个元件的对应边在电枢表面所跨的距离，称为合成节矩。
参照上图理解：
各种形式的直流电机绕组的区别，主要表现在合成节矩上，其公式为：
◇若为双叠右行时，则合成节距 y + 2。因单叠左行绕组端接部分交叉，故很少采用。 波绕组：y = y1 - y2 按单波绕组的接线规律得知
y=k∓1 p式中：K --- 电机的换向片数；P --- 极对数；单波左行：y ＝- 1； 单波右行：y ＝+ 1 ◇因为右行单波绕组端接部分交叉，故很少采用。 三．叠绕组、波绕组 以单叠、单波绕组为例介绍：
单叠绕组的规律是相邻联接的两个元件互相交错地重叠。多相邻元件依次串联，同时每个元件的引
线端依次焊接到相邻的换向片上最后形成闭合回路。
单波绕组的规律是相邻联接的两个元件的形状恰似波浪形。 1. 单叠绕组：相邻联接的两个元件互相交错地重叠。 2. 单波绕组：相邻联接的两个元件呈波浪形。 具体地讲，单波绕组的连接规律是从某一换向片开始，把相隔约为一对极距的同极性磁极下对应位置的所有元件串联起来，直到沿电枢和换向器绕过一周后，恰好回到开始换向片的相邻换向片上。然后，从该换向片开始，继续绕连，一直把全部元
件联完，最后又回到开始出发的那个换向片，构成一个闭合回路。
单波绕组展开图如下： a)..部分展开
<—— n (电枢转动方向） b)..全部展开
3．单叠绕组的展开图举例
例：一台4极16槽直流电机，已知换向片数K=16；电枢绕组的线圈数S=16；试画出整距右行单叠绕组展开图。
【析】
（1）求各节距极距τ＝Z/2p＝16/4＝4（槽） 因为要求为整距线圈即 第一节距 y1＝τ＝4（槽）
又因为单叠右行，则合成节距y＝+ 1； 则第二节距y2＝y1－y＝3（槽）；
也就是说一个线圈的其中一个有效边若放在1号槽内，另一个有效边必须放在5号槽内。即一个线圈占了4个槽的位置。
（2）画出展开图（步骤）
单叠绕组的展开图 2p＝4，S＝K＝Qu＝16
1°画出均匀分布的平行竖线代表电机各槽的元件边，下层边用虚线，上层也用实线画；〖有多少个槽数，则画多少个平行线，每个槽有一条实线和一条虚线，分刷表示上层边和下层边。〗
2°标出槽量：画出第一个元件，跨从1～5。展开图中可以把一个元件画成一匝。〖注意元件的端部要画对称。〗
3°第一个元件的引出线端画出换向器的两根横平行线，并标出换向片量；换赂片是与上层边槽号要相同。
4°依次串联16个元件。 5°再画出各磁极N、S、N、S。
6°鼓形绕组的电刷中心线在每个磁极的中心线上。〖即保证电刷必须与位于几何中线处的导体相接触。〗 7°画出电枢转向和电刷连线。 （3）此例的等效电路图
若将上例中的各成圆图画成电路图，则如此画面所示，由此可知。单叠绕组的支跨数等于极数，这里为4极，即有4个支路 4．单波绕组的展开图
例：画出4极15槽单波左行绕组展开图 【析】
合成节距 y＝（k －1）/P＝（15－1）/2＝7（槽）（左行） 第一节距 y1＝Z/(2P)+=15/4-3/4=3（槽） 采用短距绕组(y1<τ)
第二节距 y2＝y－y1＝4（槽）； 则展开图如下：
其电路图如下：
5．结论 常用直流电机绕组型式的支路数2a。 单叠绕组：2a=2p 单波绕组：2a=2 双叠绕组：2a=4p 双波绕组：2a=4 §2.1直流电机的励磁方式 一、定义：
直流电机产生磁场的励磁绕组的接线方式称为励磁方式。实质上就是励磁绕组和电枢绕组如何联接，就决定了它是什么样的励磁方式。 二、分类：
三、 四种励磁方式接线 四种励磁方式接线
(a）他励式
若励磁绕组不与电枢绕组联接，励磁绕组单独由其他电源供电的直流电机称为他励式直流电机。
他励直流电机电枢电流Ia和负荷电流I相等； （b）并励式
顾名思意，励磁绕组与电枢绕组并联，称为并励式直流电机。
并励式直流电机的电枢电流Ia。励磁绕组流过的电流为If ，经过负载或电源供给电机的总电流为 I，三者须满足以下关系：
直流发电机：Ia ＝I＋If 直流电动机：Ia ＝I－If （c)串励式
励磁绕组与电枢绕组串联再接通直流电源称为串励直流电动机。由于串励式直流电机作为发电机用时，其电压大小随负载变化而有较大的变化，故一般不用串励式直流发电机，只作电动机使用。串励式直流电动机广泛应用交通运输。
串励式电机：Ia ＝I＝If （d）复励式
复励式直流电机上有两个励磁绕组，一个和电枢并联，一个和电枢串联。
复励式直流电机的串励绕组产生的磁势与并励磁势方向相同时称为加复励（或积复励）； 两者磁势方向相反时称为差复励（或减复励）；
加复励和差复励比较，应严格按要求接，实用中加复励用得较多。
§2.2空载时直流电机的磁场 空载时直流电机的磁场
空载时负载电流为零，此时电机内部的磁场是由励磁绕组通过电流产生的磁势决定。
空载时的磁场用函数Bo（x）表示；空载磁通密度沿转子外圆周长方向的变化情况即空载磁密的分布波形呈平顶波。
空载时磁密分布波形呈平顶波的原因是：
在主极直轴附近的气隙较小，并且气隙均匀，磁阻小，即此位置的主磁场较强，在此位置以外，气隙逐渐增大，主群场也逐渐减弱，到两极之间的几何中线处时，磁密等于0。磁路从气隙1出发经－电枢齿－电枢轭－电枢齿2－气隙2－主磁极2－定子轭－主磁极1，最后又回到气隙1，如下图演示。说明磁力线是闭合的。
§2.3负载时直流电机的磁场――负载时直流电机的磁场――电枢反应――电枢反应 电枢反应
直流电机负载后，电枢绕组有电流通过，简称电枢磁场，而电枢磁场对主磁场的影响就称为电枢反应。
具体分析如下：
当电机带上负载后，电枢绕组中有电流通过，电枢电流将产生电枢磁动势，此时电机的气隙磁场由主磁场和电枢两个磁场共同决定。电枢磁动势的出现，使气隙磁场发生畸变，即电枢反应。在直流电机中，不论电枢绕组是哪种型式，各支路电流都是通过电刷引入获引出，因此电刷是电枢表面上电流分布的分界线。电枢磁势的轴线总是与电刷轴线相重合。
一、交轴电枢磁势Faq
电枢磁场如左图，若电枢上半周的电流为流出，下半周为流入，根据右手螺旋定则，该电枢磁动势建立的磁场如虚线所示。从图可见，电枢磁动势的轴线总是与电刷轴线重合。与主极轴线正交的轴线通常称为交轴，与主极轴线
重合的轴线称为直轴；所以当电刷位于几何中性线上时，电枢磁动势时交轴电枢磁动势。
左图是直流电机电流分布和电枢磁场情况示意图，为便于分析让其展开成右图。
设直轴线上与电枢外圆的交点为0点，在距0点的 x 处作一闭合磁力
回路定律研究该闭路，该闭路可包围的总电流数即为总磁势
Fa：因为设 A 是沿电枢表面周长方向单位长度上的安培导 Zaia
A=-------（安培导体数/cm) ∏Da 式中：
Za――电枢绕组的总导体数； D――电枢外径； ia――电枢电流。
则闭路总磁势为Fa＝2xA ，略去铁内磁阻则每个气隙所消耗的
体数：
磁势为Faq＝A×x。
交轴电枢磁势Faq（x）的分布为呈三角波（略去齿槽影响时），则电枢磁密的分布波形是――\"马鞍形\"波。如上右图ba（x）。
二、直轴电枢磁势Fad
如下图此图当电刷不在几何中线时，设移过一个小角度β，除了交轴电枢磁动势外，还会产生直轴电枢磁动势。
电枢磁势分解成两个分量Faq和Fad 即Fa＝Faq＋Fad 三、直轴电枢反应
若电机为发电机时，电刷顺转向移动β角。直轴电枢反应仅存在于电刷不与几何中线处导体接触时，此时也存在交轴电枢反应（以后分析），现在单独分析直轴电枢磁势的影响。
直流发电机：
若电机为发电机时，电刷顺转向移动β角。
★★直流发电机的电刷是顺转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是去磁的。
★★而直流发电机的电刷若是逆转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是增磁的。
直流电动机：直流电动机的电枢反应情况与直流发电机恰好相反。直流电动机的情况，同学们可以自己证明。
四、交轴电枢反应
电机的电刷是否与几何中线处的导体相接触，交轴磁势Faq 及其电枢反应均存在。
这里以电刷在正常理论位置为例来说明交轴电枢反应情况。 其思路是：空载时磁密分布波 Bo（x) 波和负载时电枢磁密分波 Ba（x) 波的合成，得到气隙合成磁密波 Bγ（x) 。
即： bo（x) + ba（x) ＝bγ（x) 平顶波形＋马鞍波形＝斜坡波形 （不计饱和时此式成立） 结论:
（1）对直流发电机而言，交轴电枢反应将引起前极端具有去磁作用，后极端具有增磁作用。 （2）对直流电动机而言
前极端――增磁作用 后极端――去磁作用
那么什么叫前极端和后极端？对于发电机而言，顺着转向看过去先看到的极端叫前极端，后经过的极端叫后极端。但是，对于这个原理图，若该电机的磁场方向和电流方向不变，则发电机改成电动机时，转向必然改变也就是对直流发电机时为前极端，对直流电动机则为后极端了。而电机内部的电磁关系不变，故直流电动机的交轴电枢反应结论应是前极端具有增磁作用，后极端具有去磁作用。
（3）对直流电机而言，交轴电枢反应具有一定的饱和去磁作用。由于磁饱和的影响，增磁处将使该处铁心的饱和程度提高，磁阻增加，从而使实际的气隙磁场比不饱和时略低；而去磁处不饱和，去磁则比增磁的量值大，故得结论(3)。
五、直流电机电枢反应小结 （1）交轴电枢反应
①使主磁场的波形畸变，
前极端 后极端
直流发电机 去磁 增磁
直流电动机 增磁 去磁
②具有一定的饱和去磁作用
（2）直轴电枢反应（仅在电刷偏移理论位置时存在）
电刷偏移方向 顺转向偏 逆转向偏
直流发电机 去磁 增磁
直流电动机 增磁 去磁
§2.4 电枢电势2.4 电枢电势 电枢电势
本节介绍直流电机中四大基本公式的第一个重要公式，即直流电势表达式
Eୟ=式中：
pNn∅=Cୣn∅ 60aEa――直流电机的电枢电势枢电势（V） p――极对数 a――支路对数 N――电枢总导体数 n――转速，（r/min） ф――每极磁通，（Wb） 理解：
无论直流电机的电枢绕组枢绕组的支路数是多少,直流电机的电刷间的直流电枢电势电势总是和某一支路的
电势相等。它的理解方法可以与这个与这个物理公式相比较：其中电势Ea 对应于 e ，φ对应于B；电势常数Ce 对应于l；转速 n 对应于线速度速度 v 。因况。
{
两种：
e --> Ea， l --> > Ce, B --> φ，§2.5直流电机的电势平衡方程衡方程式 衡方程式 一、直流发电机
直流电机运行时电枢绕组产生组产生的电势的电同方向。电机组电阻。
故直流发电机的电势平衡方程式为：
E这是直流电机的第二大基本公式本公――二、直流电动机
当直流电机的磁场存在，其转
其转子未被载流的转子导体在磁场中受力产生转矩。力产生方向相反，可用此图解释。故电动机电动又叫故：得直流电动机电势平平衡方程式。这也是电势平衡式之二。这是电动机与发机与发电机运故：直流电动机的电势平平衡方程式为：
U ＝Ea ＋＋ IaRa ＋2△也说明U > Ea
§2.6 直流电机的电磁转矩及2.6 直流电机的电磁转矩及转矩及其平衡方程式 转矩及其平衡方程式 一、电磁转矩
式中：
Ea――直流电机的电枢电电枢电势（V运＝Blv
a＝φCen
v --> n
效为此图。
R内表示电机的内阻， 。
运行时，电枢端接上则可列出其电势平衡式行时，电刷处为滑动接触Ea＝电刷压降为△Us ，碳石墨U ＋ IaRa ＋ 2△Us
衡方程式之一。 说明了 旦旋转，就有电势产生。电势。
四大公式中第二式的区别方法之一。
Us
T=pN2πaIୟ∅=CIୟ∅ 均存在磁场和导体和导体切割磁力线的情为电枢电势，U 表示负载或电网上负载电阻RL，电势和电枢电流到某电刷刷压降△Us为 ，因为压降基本为常数，视其材料而定。 IaR内
电刷△Us＝1（（V） Ra为电枢绕
Ea > U 。 枢两端接通直流电源，但电势与电流方向流方向相反。Ea 与 Ia为直流发电机或电动机行时eE 等图中Ea压值在直流发电机。另考虑运，其U ＋ 另某a＝电势平原动机拖动而是拖动机械负载，这时，电枢两端转子一反行的）
p――极对数 a――支路对数 N――电枢总导体数 ф――每极磁通，（Wb）
不论是发电机运行，或是电动机运行，电机内部均存在载流导体和磁场，也就是都存在电磁转矩的问题。电磁转矩 T 和磁密、电枢电流之间的关系应符合此式。此式为直流电机的第三大基本公式，很重要。
理解: (1)思路： f=Blia
T=фCTIa
(2)不论是发电机或是电动机运行，T均存在。但是，对于发电机，T为制动转矩，而对于电动机，T为拖动转矩。
可以和基本物理式相比较，电磁力对应于电磁转矩；磁通密度对应于
磁通量；载流导体的ia 对于应于电枢电流Ia；导体有较长对应于转矩常量CT 。
对于发电机，电磁转矩的作用是制动性质的转矩，也就是T和n反方向；制动转矩的含义就是反对转子旋转的意思
对于电动机，电磁转矩的作用是拖动性质的转矩，也就是T和n同方向。拖动转矩的含义就是帮助转子旋转的意思。
二、转矩平衡
发电机输入的机械转矩与电机本身的机械阻力转矩和电磁转矩相平衡。电动机产生的电磁转矩减去空载阻力转矩之后就是电动机输出的机械转矩了。
设 T0 ――电机本身的机械阻力转矩；
T1,T2 ――表示电机的输入，输出转矩。
则发电机 T1 = T0 + T 电动机 T = T0 + T2
§2.7 直流电机的电2.7 直流电机的电磁直流电机的电磁功率及其平衡方程式 功率及其平衡方程式
现在介绍直流电机的第四大基本关系式，即功率平衡方程。 一、电磁功率P
电磁转矩所对应的功率即称为电磁功率。 设角速度 ߗ＝
ଶగ
ଶగ ܲெ=ܶߗ=ܥ்ܫ∅ 即ܲெ=ܶߗ=ܧܫ
=ேଶగܫ∅ଶగ=ே݊∅ܫ=ܧܫ
定义：电磁功率是能量转换【电能<<==>>机械能】过程中的转换功率。
稍加推导，ܲெ可以机械量ܶߗ来表示，也可以用电量ܧܫ来表示，这说明电磁功率是能量形态变换的基础，或者说电磁功率是电能转换为机械能或机械能转换为电能的，即能量转换过程中的转换功率。很重要，要注重理解。
二、直流发电机的功率平衡（以并励直发为例） 直流电机的第四大基本公式简单推导此式如下
Pf为励磁损耗；Pcu为铜损耗
Ea = U + IaR内 Ia = I + If
①式等号两边同乘以Ia
① ②
EaIa = UIa + IaR内
②式代入③式得
2
③
2
EaIa = UI + UIf + IaR内 即：PM = P2 + Pf + Pcu P1 = Pfe + Pm + PM
④ ⑤
考虑到直流发电机的输入功率 P1 减去空载时的损耗即铁耗 Pfe 和机械损耗 Pm 后才能是电磁功率。以上没考虑附加损耗 P△ ，若考虑，则如下式表示（左式），即输入功率等于铁耗、附加损耗、机械损耗与电磁功率之和。
PM = Pfe + P△ + Pm + PM
⑥
综合④、⑤两式，用功率流程图来表示。 直流发电机的功率流程图(Power-flow Diagram)
三、直流电动机的功率流程图（Power-flow Diagram）
功率流程图形象，直观地表达了多项功率、损耗之间的相互关系，学者应该掌握。同理，直流电动机的功率流程图也可以画出，注意到，虽然图形并没什么变化，但其物理概念已经大大改变了。一定要学会画。 本章小节 本章小节 本章重点介绍了：
1．直流电机的励磁方式：他励、并励、串励、复励等四种型式。
2．直流电机空载磁场和负载磁场以及电枢反应的分析。交轴电枢反应在直流电机运行时均存在，它可以使主磁场的平顶波形畸变为斜波波形，而且它具有一定的饱和去磁作用；直轴电枢反应只是在电刷偏移理论位置时存在，它可以使主磁场减弱(即去磁)或增强（即增磁）。 3．直流发电机和直流电动机的运行特点是不同的。 （1）直流发电机
ܧ和ܫ同方向； ܧ> U
T与n反方向，T是制动作用的转矩。 （2）直流电动机
ܧ和ܫ反方向； （故电动机的电势又叫反电势） ܧ < U
T与n同方向，T是拖动作用的转矩。 4．直流电机的四大基本公式 （1）电势表达式 ܧ=ܥ݊߶
（2）电磁转矩式 ܶ=ܥ்ܫ߶
发电机：T = T1 - T0 电动机：T = T0 + T2 （3）电势平衡式
发电机：ܧ＝U ＋ܫܴ内 电动机：U ＝ܧ ＋ܫܴ
（4）功率平衡式要学会画出两个流程图，以功率流程图知
发电机 { 电动机 {
P1 = pfe + pm + p△ + PM PM = pf + pcu + P2 P1 = pf + pcu + PM
PM = pfe + pm + p△ + P2
§3.1 他励直流发电机的运行特性3.1 他励直流发电机的运行特性 他励直流发电机的运行特性
本章介绍直流发电机的特性，先分析比较简单的他励式开路特性，又叫空载特性。 一、开路特性 Uo = f(If)
1．定义：当 n = 常数，I＝0时，开路断电压U0随励磁电流If变化的关系称之为开路特性。 当转速等于常数，一般为额定转速，负载电流等于0,即完全开路时，电枢端电压随励磁电流变化的关系即为直流发电机的开路特性，对应的曲线称之为开路特性曲线。 2．分析
因空载时，Uo ＝ܧ=ܥ݊߶ 即 Uo ∝φ ；If ∝Ff故空载特性曲线与电机的磁化曲线形状完全相同。
＝＝》
第一象限图
此图的虚线即为开路特性曲线。 3．试验接线图
发电机电枢开路，调节励磁电流 If ，这个实验接线图只做第Ⅰ象限，试验时，原动机使转速保持n=nN，
使空载电压 Uo = UN ，然后使 If逐步减少到0，注意只能单方向调节，并记录7～9组下降分支的数据。注意到 If =0 时，Uo 不等于0，Uo＝Usc即为剩磁电压。
然后不要停机，再逐步增加励磁电流If ，直到 Uo 约到1.25UN，此过程中再记录7－9组上升分支的数据。
最后取平均值，这条平均值的曲线即为使用的开路特性曲线。由空载特
性曲线可以求取出电机在额定电压下磁路的饱和程度，即饱和系数
Kc=(ac)/(ab)
二、外特性 U = f(I) 1．定义
当 n = ݊ே ，励磁电流ܫ=ܫே时，改变 端电压 U 随负载电流 I 变化的关系。 2．分析
这就是，直流发电机的开路特性曲线。它
可以通过实验求取。
将此图接入可调的负载电阻 ，则为外特性试验时的接线图。记录，曲线上的第一组值，并且记录直流发电机的额定励磁电流I f N 和额定转速 n N。然后逐步增加负载电阻值（即减少负荷）到负载电流为0，记录5～7组值画出对应的曲线。如下图。
从此曲线图知，电压随电流增加是减小的。原因只有两个，即电枢电阻的压降和电枢反应的去磁作用使得负载电流增大时，端电压有减少的趋势。
这种端电压变化的多少用电压调整调节 R L 使负载电流达 I N 端电压达 U N 此时的 R f 不能再曲线随电流增加下降的原因： （1）电枢电阻压降的存在； （2）电枢反应去磁作用。
3．电压调整率 Valtofe Regu（1）定义：发电机（或变压（2）表达式
额定时的电压调整率
他励直流发电机的△UN 一般§3.2 并励直流发电机的特性3.2 并励直流发电机的特性 并励直流发电机的特性一、并励直流发电机的电压建立并励式直流发电机就是要将励磁绕组和电枢绕组并联。为了测量的我们讨论空载时的建压过程割剩磁磁通φsc →感应一个不大的电势励磁电流If →励磁电流产生磁通成磁通增加→则 ea→励磁电流又稳定点了。
此图中的A点为开路特性曲1．建压过程
→导体切割剩磁 →感应电势 →反复以上过程到交点A即为稳2．建压条件
（1）电机中要有剩磁；
（2）励磁电流所产生的磁通与（3）励磁回睡的总电阻要小于3．说明
磁场电阻线 Uf = if(Rf + r来表示。
同时调节 R f （分压器）使。
ion
输出端电压从空载过渡到负载时的变化程度。用 △U 表示。 ∆U=U−UU×100% ∆UU−U=U×100% △UN ＝（5～10）％
需要，再串入电流表和可调电阻。 开始上升，转子导体切→这个电势加在励磁回路上产生不大的 →设励磁通和剩磁通同方向→则气隙中合增加到两曲线的交点A即为建立的电压阻线的交点。 → （设与 同向）→ → → 开路特性曲线 场阻线
磁同方向； 电阻值。 率值，改变lat器）的为
：原动机拖动转子使转速φf增加→线和磁场电→定点 剩临界f)
Rf + rf = =式中
=ݐܽ݊ߙ
Rf -----励磁回路外串可调电阻； rf -----励磁绕组本身的电阻。
按照电路中基础理论在励磁回路中应符合这个公式，或者写成此式说明了磁场电阻线的斜率（即α角的大小）就是励磁回路电阻值的大小。如果增加励磁回路的电阻，则曲线斜率增大，A点向左移。若磁励电阻增加使磁场电阻线和空载特性曲线的直线部分重合时的那条线时，即定义为临界电阻线，此线是能够建立电压和不能建压的分界线。把临界电阻线对应的电阻值定义为Rij ,则只能使建压时的励磁总电阻小于临界电阻时方可建立电压。
即:
Rf + rf < Rij 可以建立电压 Rf + rf > Rij 不能建立电压
二、开路特性U=f(୍)
并励直流发电机的励磁绕组和电枢绕组并联，开路时电枢电流等于励磁电流，而励磁电流只占额定电流的(1～3)%。
因为
If＝（1～3）％IN
所以忽略电枢反应和电阻压降。 故仍可认为 Uo＝Ea
这样并励直流发电机的开路特性曲线就和他直流发电机的相同。 三、外特性U=f(୍)
将并励直流发电机的电枢输出端接通用电负载，改变负出；记录端电压和负出电流的几组值，画出对应的曲线就是其外特性曲线了。
1．定义：当 n = nN ， Rf + rf ＝常数时，改变负载电阻RL 过程中，端电压U随负载电流 I 变化的关系。
2．并励直发的外特性曲线随 I 增大而下降的原因： （1）电枢电阻压降的存在； （2）电枢反应的去磁作用； （3）励磁电流的进一步减少。
由经曲线图可知外特性曲线形状仍然是端电压随负载电流的增大而下降，其原因（1）、（2）同他励直流发电机。这里比他励式多了第（3）个理由，因为励磁绕组和电枢绕组并联励磁绕组上的电压是由电枢绕组产生的，由于前两个原因，使得电枢电压下降，因而励磁电流又进一步减少。故并励式直流发电机的电压调整率比他励式大。
3．电压调整率 △U 对于并励直流发电机
△U ＝20％
§3.3 复励直流发电机的特性3.3 复励直流发电机的特性 复励直流发电机的特性
一、接线
二、开路特性U=f(୍)
开路时，负载电流为零，串励绕组不起作用，故其特性和并励直流发电机一样。 三、外特性U=f(୍)
1．过复励 串励磁势的助磁作用较强，外特性曲线上翘； 2．平复励 串励磁势的助磁作用恰好补偿电枢反应地去磁作用和电枢电阻的压降，在额定负载时的 ；
3．欠复励 串励磁势的助磁作用较弱，外特性曲线微有下降；
4．减复励 串励磁势为减磁作用，外特性曲线随负出电流的增加急剧下降。
本章小节
本章主要分析了他励、并励、复励式直流发电机空载特性、外特性。
着重讨论了并励直流发电机的电压建立条件，他励和并励而下降的原因及其区别。
重点是：
1．并励直流发电机的建压条件；
2．并励式直流发电机负载时电压随电流增加而下降的原§4．1 直流电动机的起动1 直流电动机的起动 直流电动机的起动
本章主要介绍直流电动机的应用即起动、调速和制动问题一、起动基本情况
1．定义：电动机接到规定电源后，转速从零上升到稳态转速的过这里分析稳态起动即 n=0,Ea=0 之瞬间，起动电流将很大。起动一。这是一个动态过程。但这里只介绍稳态情况，即在电动机接的状态。系统要求起动电流要小，起动转矩要大的原因是要保证2．对电动机起动的要求 （1）起动电流要小； （2）起动转矩要大； （3）起动设备要简单便可靠。 二、启动方法
1．直接起动（即全压起动）
操作方法简便，不需任何起动设备，只需两个开关（励磁但起动时冲击电流很大，可达（10～20）IN，从而冲击电源电还对电机本身造成换向困难引起较大火花。故全压起动仅用于2．在电枢回路外串电阻Rst起动。
IUୱ୲=R
内＋Rୱ୲从公式可以说明，电枢回路的外串电阻Rst 增大，起动电流等于电流的1.5～2倍即可。早已存专用三点式或四点式起动器。使用起动器时，起动过逐段切除。
3．降压起动
IQୱ୲=R 内
从公式看出，降低电枢电压，Ist 减小。
优点：没有起动电阻，起动过程平滑，起动过程中能量损耗少直流发电机的外特性曲线随负载电流增因。
介绍直流电动机的特性。 程称为起动过程。
问题是评价电动机性能的重要方面入电源瞬间，转子待转而未转动这一瞬电源供电质量和起动时间要短。
Q1 和电枢开关Q2 ）即可
压，影响同一电源的其他设备正常运行。小型电动机的起动。
Ist 必然减小， Rst的值一般能使起动电流程中外串电阻。
式加，又之间开关微Rst缺点：专用降压设备，成本较高。 注：
（1）并励（或他励）电动机起动时
电枢回路的外串电阻Rst 应置于最大阻值位置；(是为了起动电流；) 励磁回路的外串电阻Rf 应置于最小阻值位置。（是为了起动电流；） 因 Rf 减小时－>If 增大－>φ增大－>Tst增大！ Tst ＝ CTIstφ
（2）对串励直流电动机，不允许空载（或轻载）起动，否则起动后将造成\"飞车\"事故。
§4.2 他励4.2 他励（他励（或并励）或并励）直流电动机的工作特性和机械特性 直流电动机的工作特性和机械特性
现在介绍直流电动机的工作特性。 两种电动机的接线图 定义：
工作特性：当U = UN， Rf + rf = C时，η, n ,T分别随P2 变； 机械特性：当U = UN， Rf + rf = C时， n 随 T 变； 其运行性能因励磁方式不同而有较大差异。
两个特性只需做的一个负载实验就可以了，因此两个特性的条件是相同的。 一、转矩、转速特性
他励和并励电动机的工作特性和机械特性是相同的。转矩－转速特性又叫机械特性。 从下式和电压平衡及 Ea 式可解出
݊=若不计磁饱和和电枢反应的影响 n ＝݊- KT 为线性方程。 式中：
݊ ――理想空载转速； k――斜率， ݊=థܴ内ܷ−ܶ ܥ߶ܥ்ܥ߶ଶ ܭ=ோ内థమ 则对应的曲线如图示：
从此曲线可求出，其转速变化率（转速变化率是指转子的转速从空载到额定负载时转速变化的程度）。
∆݊=݊−݊ே×100% ݊ே他励或并励直流电动机的 △n＝3～8％属于硬特性。 也可以用转速特性n＝f（p2）表示△n 。 注：他励（或并励）电动机在运行时，励磁绕组绝对不能断开。若 If=0，电枢电流迅速增大，若负载较小，则会造成\"飞车\"事故；
二、转速特性n=f(pଶ)
݊=对应曲线：
图
此处no――空载转速 注意空载转速不等于理想空载转速
三、效率特性ߟ=݂(ଶ)
ߟ=ܲଶܲଶ=×100％ ܲଵܲଶ−不变−可变
ܷ−ܫܴ ܥ∅式中：
p不变－－－直流电机的不变损耗，p不变＝pp可变－－－直流电机的可变损耗，p可变＝p
Fecu
+ pm +p△ + pf
各种电机的效率曲线具有相同的形状。因为效率的定义相同，损耗的性质也相同。把电机的总损耗分为不变损耗和可变损耗两大部分。一般直流电机的额定效率等于75％～85％。
其对应的效率曲线为： 四、转矩特性ܶ=݂(ଶ)
ܶ=ଶ+ܶ
2ߨ݊ൗ60§4.34.3 串励直流电动机的机械特性 励直流电动机的机械特性
画面：电力机车在前进 无轨电车在前进
串励直流电动机广泛应用于交通运输中，为什么？以下进行分析：该电机的电枢电流等于励磁电流，又等于负载电流说明了该电机的励磁电流产生的磁通随电枢电流而变化，而磁通的大小又与负载大小有关。
一、磁通特点
Ia =If = I
φ将随Ia变化，φ的大小又与负载大小有关。
二、机械特性分析
这里略去饱和及电枢反应则 φ= KIa，K为常数 三、结论
（1）不允许空载（或轻载）起动及运行串励直流电动机； （2）串励直流电动机的起动转矩较大； Tst∝ Ist （3）其输出功率变化不大
ܲଶ=ܶଶߗ=(ܶ−ܶ)×图
故：串励直流电动机适用于负载转矩经常大幅度变化的负载。
从串励电动机的转速－转矩曲线可以得出如下结论。
因为空载起动时，转速会很快上升到不允许的交值；起动转矩足够大，因为这种电机的转矩正比于电流的平方，说明这种电机不易过载。对电机运行有益。用此式来解释，这里等号右边，T增加的同时，转速下降较快，因此输出功率P2变化不大。但是并励直流电动机的曲线中T增加的同时，n基本不变，P2也就增加得多，根据功率平衡，输入功率也就增加较大，所以电机发热很快。故并励直流电动机不适用于交通运输。
2ߨ݊ 602
§4．4 复励直流电动机的机械特性4 复励直流电动机的机械特性 复励直流电动机的机械特性
一、电路图 （通常接成积复励）
复励电动机既有并励绕组，又有串励绕组，通常接成积复励形式，即串励和并励磁势的方向相同。 二、机械特性曲线分析 前已推导公式：
݊=曲线形状取决于串励磁势的强弱 设：电机的总励磁磁通为φ
并励磁通为φB――其大小与Ia 无关
ܴ内ܷ−ܶ ܥ߶ܥ்ܥ߶ଶ串励磁通为φC――其大小随I 则φ＝φB ＋φC
曲线1为并励式电动机特性曲线3则为串励式电动机的机械特性。总之，为了改善直流电动机在单独并励或单独串励时的性能而采用的。
三、采用复励直流电动机的优点
（1）对并励直流电动机随负载上升，有时电枢反应去磁作用太强，将使机械特性曲线上翘，使拖动系统运行不稳定；
若增加串增磁磁势，则机械特性曲线下降，使拖动系统运行稳定。 （2）对串励直流电动机
在轻载或空载时，φ很小，n易升但增加并励磁势后，φ不会太小，由以上分析可知，采用复励直流电动机§4．5电动机稳定运行电动机稳定运行的稳定运行的条件 条件
一、影响稳定运行的因素
{负载的机械特性
电动机的机械特性
负载 负载 负载的机械特性中有：恒转矩负载，风扇等。
以下以变转矩负载为例来分析 二、稳定运行分析
1．当电动机的n=f(T)曲线下降时
开始机组运行于a点，设T＝TL+T0，电动机必然又减少，最后趋于a点；反使：na升高－>Tc升高－>T下降－>n na升高－>Tc升高－>T升高－>n故：可以稳定运行。
2．当电动机的n=f(T)曲线上翘时
设在b点，开始能理想运行于nb，但飞车\"，要么一直减速到\"停转\"。故：机械特性设开始机组理想运行于b点，对应转速使nb升高到－>nb'－>T>Tc－>nb升nb下降到－>nb'－>T §4.6 直流电动机的调速§4.6 直流电动机的调速 直流电动机的调速 思想方法是： 根据此式知道，直流电动机有三种调速方改变 Rij――电枢回路外串电阻 危险的高值； 了n的过分升高。 后，可以克服单独并励式或单独串励式电机的缺点。 {恒转矩负载 变转矩负载 {下降曲线 上敲曲线 如，起重机、卷扬机、电梯类负载；变转矩负载，例如：水泵、na 点，但由于某种偶然因素使转速上升，则 T nb，此点T=Tc ，但由于某种偶然因素 反复到\"飞车\" 复到\"停转\" ݊=ܷܥ߶−ܴ内ܥ்ܥ߶ଶܶ 法。 高到则例对应的转速为之亦升总高 反行。 φ――即改变励磁回路外串电阻 U――改变电枢上的外加电压。 一、改变电枢回路外串电阻Rij 1．优缺点 设备简单，调节方便； 在Rij上会产生铜耗，使η降低， 转速只能在低于固有机械特性的范围内调节。 2．物理过程 设φ= C，T＝常数，不考虑饱和及电枢反应的影响。 对应曲线： 3.结论： Rij变大 → n 下降 二、改变励磁回路的外串电阻 1．优缺点 方法简便， 容量小，能量损耗小； 转速只能在高于固有机械特性的范围内调节。 但最高转速受电机所承受的机械强度及换向的。 2．物理过程 设TL＝常数 仍然不考虑饱和及电枢反应的影响。 对应曲线： 3.结论： （1）Rf变大 → n 升高 （2）注：磁通少量的减少会引起电枢电流急剧增加。 三、改变电源电压调速（一般用于他励式） 1．优缺点 调速范围宽广，便于自动控制； 要用直流调压设备，投资大。 2．物理过程 设 Tl ＝ C ， φ＝ C 3．结论： U升高 → n 升高. §4.7 直流动机的制动§4.7 直流动机的制动 直流动机的制动 在生产过程中，经常需要采取一些措施使电动机尽快停转，或者从某高速降到某低速值运转，或者位能性负载在某一转速下稳定运转，这就是电动机的制动问题。 实现制动有两种方法，机械制动和电磁制动。 机械制动就是给一个人为地机械阻力；例如，自行车下坡时使用手动抢闸； 电磁制动是使电机本身在制动时使电机产生与其旋转方向相反的电磁转矩，其特点是：制动转矩大，操作控制方便，直流电机的电磁制动类型有能耗制动、反接制动和回馈制动。 制动特色： 机械制动，结构简单； 电磁制动，操作控制方便，制动转矩大。 电磁制动 一、能耗制动 能耗制动接线图及其演示 能耗制动的关键是采用了双向双刀开关Q。 当开关Q合在图中上边位置时电机作电动机运行，即电磁转矩与转速同方向，属于拖动转矩。而当开关Q合向图中下边位置时，电机作发电机运行。 因为开关刚刚合向下边瞬间，由于惯量的存在，转速不会突变；励磁接线并没改变磁场也没改变，故电势 也暂时不变，故电机作发电机运行，发电机运行时，电磁转矩为制动作用的转矩，因此将使转速尽快降低，与其同时电势也随之减小，制动作用减弱。最后转子达到停转。 适当减少限流电阻R，可以增强制动作用，减少制动时间。 3．缺点是： 随着转速的下降， T下降→制动作用变弱。适当调节限流电阻R，可以调节制动作用的弱弱和制动时间。 R减小 → T制动增大 → t减小 二、反接制动 反接制动的关键仍是采用了双向双刀开关Q，注意开关上下触点为交叉接线。 当双向双刀开关合在图中上方位置时，电动机正常运行，电磁转矩属于拖动性质的转矩。 当双向双刀开关合向图中下方位置时，电机处于反接制动状态。 因为开关Q刚刚合向下边瞬间由于惯量的存在，转速不会突变，励磁也并没改变，电势也暂不改变，只是电枢电源反接使电枢电流反向，从而使转矩反向成为反接制动转矩。因而使转速迅速下降，若在转速下降到0的瞬间断开电源，则电机将立即停转，如果转速没有断开电源则电机将反向转动。 注意事项： （1）反接制动转矩大――制动作用较强； （2）制动转矩大是由于电枢电流大，故制动过程中会使电机发热，故不适合频繁制动的场合。 三、回馈制动（一般适用于串励式直流电动机） 反接制动过程中电流较大，将使电机发热较快，因此不适合于频繁制动的场合。 交通运输广泛应用直流串励电动机作为其动力。当电车或电力机车下坡时，如果不加制动，机车速度将会越来越高而升至危险值。此时，将串励改接成电励式，即双向双刀开关 Q1 合向其他电源 Uf 一侧，单掷开关 Q2 闭合。此时电车仍处于下坡状态，但是当转速由于加速度作用升到某一数值时，使电势 Ea>U ，则电机将进入发电机运行状态。 发电机工作时的电磁转矩为制动转矩，这样不但了转速的继续升高，而且又把机车下坡时的位能转换为电能而回馈给电网，节省了能量。 四、制动的机械特性解释――他励直流电动机的四象限机械特性。 在电力拖动的实际工作中，有时用\"四象限\"的机械特性进行定性分析或是量计算比较方便，这里对其进行解释。 座标图中有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ个象限。其中，第Ⅰ、Ⅲ象限分别为正向、反向电动工作状态，属于电动机运行，电磁转矩 T 与转速 n 同方向。而第Ⅱ、Ⅳ象限的电磁转矩与转速反方向，故均属制动工作状态。 第Ⅳ象限的反向能耗制动状态，是位能性负载下降重物时所遇到的。 第Ⅳ象限的倒拉反转状态，也叫电势反接制动。常用于起重设备中。 结合图中A、B、C、D点分析物理过程如下： ＊ {能耗制动 反接制动 回馈制动 电动机开始以转速na提升重物，在电枢回转串入较大电阻 Rij，此瞬间转速、电势暂不变；电枢电流必然减少，电磁转矩也减小，则转速 n 将下降，n 减少到0， Ea也为0，此时负载转矩大于电磁转矩，转子将倒转，也就是下放重物状态，而且可以转速nD 稳速下降。调节外串电阻 Rij 值可以调节下降速度，方便易行。 §4.8 换向§4.8 换向 换向 元件电流改变方向的过程，称为换向过程。直流电机的电枢旋转时，电枢绕组中某元件从一条支路转换到另一条路时，元件中的电流变化的过渡过程叫换向过程。如果换向不良，在电刷下将发生有害的火花。当火花大到一定程度，就有烧坏电刷乃至电机的危险。 一、换向过程分析 第一个图为换向刚刚开始瞬时，此时换向线圈中的电流由右边的支路的电流 iୟ 决定； 第二个图为元件正处于换向进行中，此时的换向线圈被电刷短路，换向线圈中的电流方向不确定，图中假设为逆时针方向； 第三个图为换向刚刚结束的瞬时，此时线圈中的电流方向由左边支路的电流 iୟ 来决定。也就是说换向线圈已经从右边支路全部转换到左边支路了。 换向周期 Th，一个线圈换向过程所需的时间就是 Th，即一个换向片通过电刷所用的时间。换向线圈中的电流从 +iୟ 变到 -iୟ （或从 -iୟ 到 +iୟ ）所用的时间，即一个换向片通过电刷所用的时间。 一般换向周期 Th = 0.0005～0.02秒。 二、换向元件中的电势 1．电抗电势 一般情况下，换向周期非常短暂，这样电流的改变会在线圈中产生自感和互感电势，两者的合成电势称为电抗电动势。用e୶表示。 根据楞茨定律，电抗电动势的作用总是阻碍线圈中电流的变化，也就是e୶ 的方向必然与换向前电流方向相同。这说明电抗电势是阻碍换向的。 注意研究对象为电刷接触元件，换向前的位置所在处、换向后的位置所在处的电流方向。 由于所有元件所产生的磁通呈漏磁通性质，故把Lୟ定义为等效漏电感，它包括自漏感和互漏感。说明电抗电势反比于换向周期。 2．电枢反应电势 图中存在电枢磁场Bୟ୯，此例中的其方向为自左向右→用右手螺旋定则判断。换向元件切割交轴电枢磁场所引起的电势称为电枢反应电势 ，由于运动切割引起，故也称为运动电势。
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