速、转矩等等，都应事先规定好它们的正方向。正方向的先择是任意的，但是一经先定就不要再改变了。有了正方向后，各有关物理量都变成代数量了，即各量有正、有负。这就是说，各有关物理量如果其瞬时实际方向与它的规定正方向一致，就为正，否则为负。
L Ra IaIf UaEaUf
图 3-8 等效电路图
1.电压方程
Ua?Ea?Ra(?Ia)?Ea?RaIa 即Ea?Ua?RaIa (3-50其中，Ea?Ce?n。 (3-51回路方程式 If?Uf/Rf (3-52励磁绕组与电枢回路并联
即 U?Ua?Uf I?Ia?If (3-532.转矩方程
Tm?Te?T0 (3-543.功率方程 输入机械功率为
p1?pm?Tm??(Te?T0)??pem??p0 (3-55因 pcm?E2aIa?UIa?RaIa?p2?pCua (3-56式中 p2——直流发电机输出给负载的电功率。因此
p1?pem??p0?p2?pCua??pm??pFe (3-57 (3-49）
）
） ） ） ）
）
） ）
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发电机的效率为
??p2??p (3-58） ?1?p1p2???p式中 ??p——直流发电机的总损耗，对于他励直流发电机有
??p??pm??pFe??pCua??padd (3-59）
4.工作特性
机械功率电磁功率电功率P1PemP2△Pcua△Pm△PFe图 3-9 他励直流发电机的功率图
1)空载特性
空载特性是指当发电机不带负载Ia?0，U?Ea时，E0?Ea?f(If)的关系曲线。 2)外特性
发电机的外特性是指当励磁电流保持不变If?IfN，改变外部负载时，其输出电压与负载电流的关系，用U?f(Ia)特性曲线表示。 3)调节特性
当外接负载变化时，为了保持直流发电机制输出电压不变，可调节励磁电流。 4)效率特性
他励直流发电机带负载运行时，其损耗中仅电枢回路的铜耗与电流Ia的平方成正比，称为可变损耗；其他部分损耗与电枢电流无关，称为不变损耗。
第五节 直流电机的换向（简介）
换向是所有安装换向器的电机存在的一个特殊问题，对电机正常运行有很大影响。主要介绍有关换向的基本概念及改善换向的措施；介绍无刷直流电动机 换向：绕组元件电流方向的强迫改变。
换向过程：当电刷从换向片1过渡到换向片2时，元件中的电流回从+到-或反之。
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换向时间：0.0005～0.002秒
换向危害：换向不良会造成电刷下面出现火花，严重时会烧毁电刷和换向器。 产生火花原因：
1.电磁性原因：附加换向电流，电刷下电密分布不均
2.机械原因：电机振动，换向器偏心，结构不良导致电刷与换向器接触不好。 3.化学原因：换向器表面的氧化膜被腐蚀破坏引起火花。 改善换向的目的：消除电刷下的火花
改善换向的措施：安装换向极；移动电刷；选择合适的电刷。另外为防止换向器产生环火，还要安装补偿绕组。换向极绕组和补偿绕组都是和电枢绕组串联在一起的。
无刷直流电动机：采用电子换向装置取代机械换向器和电刷，避免电刷与换向器间的滑动接触。
思考题与练习
1、在直流发电机和直流电动机中，电磁转矩和电枢旋转方向的关系有何不同？电枢电势和电枢电流的方向关系有何不同？怎样判别直流电机运行于发电机状态还是运行于电动机状态。
2、直流发电机的空载刷间电压与电刷位置有无关系？电刷在什么位置时刷间电压最大？电刷在什么位置时刷间电压最小？
3、怎样从吸收机械能转换为电能的观点来看发电机的电磁转矩的方向必然是与拖动电枢旋转的转矩的方向相反？
4、负载时产生电动机转速降的原因是什么？由恒压电源供电的它激电动机和由直流发电机供电的它激电动机在负载时，产生转速降的原因是否一样？
5、直流电机的主磁极和电枢铁心都是电机磁路的组成部分，但其冲片材料一个用薄钢板另一个用硅钢片，这是为什么？
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6、换向极的位置在哪里？极性应该怎样？流过换向极绕组的电流是什么电流？。
?N=0.83。7、某他励直流电动机的额定数据为：PN=17kW，UN=220V，nN=1500r/min，
计算：IN、Ｔ２N及额定负载时的P1。
8、某他励直流电动机的额定数据为：PN?7.5kW,UN?220V,IN?40A,Ra?0.5?，
nN?1000r/min。拖动TL?0.5TN恒转矩负载运行时电动机的转速及电流是多大？
9、直流发电机的损耗包括了哪几部分？哪些损耗随负载的大小变化？哪些是不变损耗？铁损耗存在于直流电机的哪一部分？
10、把他励直流发电机转速升高20％，此时无载端电压U0约升高多少？如果是并励直流发 电机，电压升高比前者大还是小？
第四章 交流电机的旋转磁场理论
【本章重点】：
了解交流电机绕组的磁动势、旋转磁场的形成和特点、理解交流电机的主磁通和漏磁通的意义。
【本章难点】
旋转磁场的形成和特点、交流电机的主磁通和漏磁通。
交流电机包括异步电机和同步电机两大类，同步电机主要用作发电机，它是现代电站的主体，容量都很大。同步电机除拖动生产机械外还能向电网发送虚功，所以用途也比较广。异步电机主要用作电动机，它是工农业中应用量广的一种动力设备。虽然这两电机的运行性能有很大不同，但它们在定子电枢绕组结构及旋转磁场基本理论方面有着许多共同的地方，所以在分别介绍异步电机和同步电机原理之前，先就三相交流电机的共性问题进行分析。
第一节 交流电机绕组的磁动势
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一、交流电机的绕组
交流电机的定子是由硅钢片叠压而成的，在定子铁心内圆周上冲有若干定子槽，三相电枢绕组（也称为定子绕组）就嵌放在定子槽中。三相电枢绕组是对称分布，它们匝数相等，在空间互差120电角度。
?二、单相绕组的磁动势
在异步电动机中，定子三相绕组的磁势是由三个单相绕组共同产生的。因此，在讨论三相绕组的磁势之前需要先分析单相绕组的磁势。
我们首先分析一个集中整距绕组通电时产生的磁势，图4-1(a)画出了该绕组在电机定子铁心中安放的位置和通以直流电时绕组产生的两极磁场。为了画图的方便，我们设想民将图4-1(a)沿mm'切开，把圆弧形定子、转子表面展成直线，图4-1(a)就改画成图4-1(b)。由图4-1(a)和(b)可看出，磁通是由定子铁心出来→空气隙(一侧) →转子铁心→空气隙(另一侧) →又回到定子铁心，构成闭合回路。
mmm'(a)m'(b)mm1wI=-F2δmm'm'(c)m'图4-1 单相集中整距绕组的磁势和磁场
由于定、转子铁心都是由导磁性能较好的硅钢片叠成的，故磁通通过定、转子铁心所需要的磁势与通过空气隙所需要的磁势相比较小，为了简化分析，可以先忽略不计，近似认为绕组的磁势等于磁通通过两个空气隙所需要的磁势，即F?WI?2F?。由此可知磁通通过一个空气隙所需磁势为：
1F??WI (4-1）
2式中：W——为绕组的匝数；
I——为绕组中的电流.
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