电机及电机学教案.doc

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电机及电机学教案【精品文档】第 62 页绪论 （introduction）一、电机及电机学概念（electric machine and electric machine theory concept）1.电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。2.电机分类：（按运动方式分类）静止电机-变压器 电机直流电机 旋转电机 交流电机 异步电机 同步电机3.电机学及性质：专业基础课4.本门课学习方法：抓住主要矛盾； 理论联系实际； 善于运用对比的方法。二、电机中的材料（materials）1.导电材料：线圈（铜、铝）2.导磁材料：铁磁材

2、料（重点介绍）3.结构材料：铸铁、铸钢和钢板等4. 绝缘材料：聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带、电工纸、云母片等（A、E、B、F、H、C）第二章 磁 路一、铁磁性材料的磁化特性：（characteristic of ferromagnetic material）1.铁磁性物质的磁化铁磁材料：铁、镍、钴及其合金磁化曲线：特性：具有高的导磁性能；磁化曲线呈非线性（饱和特性）2.磁滞回线磁滞现象：B的变化总是滞后H的变化；时的值，称为剩磁；基本磁化曲线：；铁磁材料 软磁材料：高，小，磁滞回线窄而长，如：铸钢、硅钢、坡莫合金，制作电机铁心；硬磁材料：不高，Br大，磁滞回线宽而胖，制造永久磁铁；3.磁滞损耗和

3、涡流损耗磁滞损耗：磁畴之间产生摩擦而产生的，涡流损耗：涡流与铁心电阻相作用产生的损耗，铁损：磁滞损耗+涡流损耗，二、电机中的基本电磁定律(basic electromagnetic laws)1.磁路中的几个基本定律全电流定律安培环路定律 (law of total current) 举例：工程上： 线圈：* 电流方向的判断：磁路的基尔霍夫第一定律：*说明磁通是连续的。磁路的基尔霍夫第二定律：磁路欧姆定律： *铁磁材料的不为常数。2.电路中的两个基本定律基尔霍夫第一定律：基尔霍夫第二定律：3.电磁感应定律 (electromagnetic inductive law)变压器电动势：同上；运动电

4、动势：*判断方向：右手定则4.电磁力定律：*判断方向：左手定则（主要用于分析旋转电机的电磁转矩）第二章 变压器 transformer1.变压器的定义：它是一种静止的电机，通过线圈间的电磁感应关系，将某一等级的交流电压转换为同频率的另一等级的交流电压。2.变压器的用途：3.电力变压器：用于电力系统升、降电压的变压器。2.1 变压器的基本工作原理和结构（basic operation principle and structure of transformer）一、 基本结构（basic structure）器身：由铁心和线圈组成。1.铁心：构成主磁路，机械骨架，由硅钢片迭成材料：0.35mm厚

5、涂有绝缘漆膜的硅钢片，导磁性能好，可减少铁损；铁心形状：矩形、十字形等；迭片方式：交迭式迭装2.线圈：导电部分，铜线或铝线*为便于线圈和铁心绝缘，低压靠近铁心柱在里面，高压在外面；线圈在铁心上排列方式： 同心式交迭式3.油箱和冷却装置：*变压器油的作用：绝缘和冷却4.绝缘套管：用于引线5.保护装置和其他二、 基本工作原理（basic operation principle）AXu1 i1 0e1axe2i2u2基本原理：其中： ； 若 可见，只要改变线圈的匝数，就能达到改变电压的目的。三、变压器的分类（classification of transformer）1. 用途分：升压变压器、降压变

6、压器；2. 相数分：单相变压器和三相变压器；3. 线圈数：双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器；4. 铁心结构：心式变压器和组式变压器；5. 冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器等；6. 容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。四、变压器的型号和额定值(type and rated value)1. 型号：表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容。例如：SL-500/10：表示三相油浸自冷双线圈铝线，额定容量为500kVA，高压侧额定电压为10kV级的电力变压器。2. 额定值：铭牌规定在额定使用条件下所输出的视在功率。：指变压器长时间运行所承受的工

7、作电压。（三相为线电压）：规定加在一次侧的电压；：一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。：变压器额定容量下允许长期通过的电流有和（三相为线电流）。：我国工频：50Hz；还有额定效率、温升等额定值。3. 单相变压器的关系式：三相变压器的关系式：*：对于双线圈变压器一、二次侧的额定容量相等。（由于其效率高）4. 举例：一台Y,d11联接的三相变压器，额定容量为3150kVA,U1N/U2N=35/6.3kV,求： 变压器一、二次额定电压和额定电流？变压器一、二次线圈的额定电压和额定电流？*思考题：原边加直流电压是否可以？为什么？2.2 单相变压器的空载运行（no-load operation o

8、f single phase transformer）1. 从空载和负载运行时的电磁关系出发，导出基本方程式、等效电路和相量图；2. 分析稳态运行性能（电压变化率、损耗和效率）*适用于三相变压器的对称运行。一、电磁现象（electromagnetic phenomenon）1. 空载定义：02. 物理过程：AXu1 i0 e1axe21u20*电机中各物理量正方向的规定 3. 0和1区别: 在性质上：0与I0非线性关系；1与I0线性关系；在数量上：0占99%以上；1占1%以下；在作用上：0传递能量的媒介；1漏抗压降。 二、空载时各物理量（physical quantities of no-lo

9、ad）1. 原边电压：变压器一次线圈所接的电网电压；2. 空载电流：作用：一是用来激磁，产生主磁通；二是供空载损耗。组成：性质：感性无功；大小：28%；，称为激磁电流。*为什么越小越好？波形：磁路饱和：尖顶波；磁路不饱和：正弦波。*实际需要：将尖顶波的空载电流等效为正弦波。3. 空载磁动势 建立空载磁场4. 主磁通与一次漏磁通5. 主磁通感应的电动势设，则 同理可得： *结论：，在相位上滞后90。6. 一次漏感电动势：设，则 又可得： 式中：=常数， 为一次绕组的漏电抗。*电抗的概念可以推广。7. 一次线圈电阻压降8. 空载损耗*空载损耗约占（0.21）%，随容量的增大而减小。三、空载时的电磁

10、关系（electromotive relationship of no-load）1. 电动势平衡方程：一次侧：忽略I0Z1，则有： 即 * 结论：影响主磁通大小的因素是: 电源电压U1、电源频率f和一次侧线圈匝数N1，与铁心材质及几何尺寸基本无关。二次侧：2. 变比： *降压K1；升压K1；*三相变压器：Y，d接线： D，y接线： Y，y和D，d接线：3. 等效电路：令: *和的物理意义；则有：式中：、和随磁路饱和程度的增加而减小。等效电路为： r1 x1 rm xm 变压器空载时的等效电路由于rmr1 ，xmx1 ，可得简化等效电路：Rm Xm 变压器空载时的简化等效电路*空载电流的大小：

11、取决于激磁阻抗的大小，从变压器运行的角度看，希望空载电流越小越好，因此变压器采用高导磁率的铁磁材料，以增大Zm减少I0，提高变压器的效率和功率因数。4. 相量图： 空载时的方程式：（总结）空载时的相量图：*变压器空载运行时，很低，一般在0.10.2之间。第二节 单相变压器的负载运行(load operation of single-phase transformer)一、磁动势平衡关系（magnetomotive force(mmf) balance relationship）1. 负载运行定义：在，下，二次线圈接以负载的运行状态。2. 负载时的电磁过程0u2AXu1 i0 e1axe2i21

12、2 单相变压器负载运行示意图3. 磁动势平衡方程式：（1）磁动势形式： （2）电流形式 ：*解释方程的物理意义？若忽略I0，则有： 注意大小和相位。二、电动势平衡方程(electromotive force(emf) balance equation)三、折算（conversion）1. 折算目的：获得等效电路；简化计算；画相量图2. 折算方法：N2=N1 3. 折算原则：和二次侧的各功率保持不变4. 折算的物理量：二次侧电流：I2=I2/k二次侧电动势的折算：E2=kE2 E2=kE2 U2=kU2二次侧阻抗的折算： R2=k2R2 X2=k2 X2 RL=k2RL XL=k2XL 5. 折

13、算后的方程：四、等效电路和相量图（equivalent circuit and phasor diagram）1.“T”形等效电路和相量图“T”形等效电路 r1 X1 r2 X2 rm Xm ZL 相量图2.近似等效电路一般I1NZ10.08U1N 时采用 r1 X1 r2 X2 rm ZL Xm3.简化等效电路和相量图简化等效电路：忽略I0 r1 X1 r2 X2 ZL电压方程式： 其中： 简化相量图：要求掌握。 C B A *说明：ABC为阻抗三角形；对于一台已制成的变压器，其形状是固定的。*短路阻抗大小的意义：从正常运行角度，希望小些； 从短路角度看，希望大些，可限制短路电流。第三节 变

14、压器参数的测定(measurement of transformer parameters)说明：通过空载和短路试验测取。一、空载实验（no-load test）1.目的：通过测量I0，U1，U20及P0来计算K, I0（），pFe，Zm=rm+jxm 以及判断铁心质量和线圈质量。2.接线：一般低压侧加压，高压侧开路3.步骤：低压侧加电压，高压侧开路； 电源电压由01.2UN（或1.2 UN0），测U1、U20、I0和P0值； 可得I0=f(U1)及P0=f(U1)*单方向激磁。4.计算：变比：由空载简化等效电路，得：；5.注意：rm和Xm是随电压的大小而变化的，故取对应额定电压时的值。 空载

15、试验在任何一方做均可，高压侧参数是低压侧的k2倍。三相变压器必须使用一相的值。，很低，为减小误差，利用低功率因数表。二、短路实验（short circuit test）1.目的：测IK、UK及PK，计算UK（）,pCu, ZK=rK+jxK 。2.接线：通常高压侧加压，低压侧短路3.步骤：高压侧接电源，低压侧短接； 电压由0，使IK=01.2IN，分别测IK、UK及PK； 可得IK=f(UK)，线性；PK=f(UK)，抛物线。4.计算： pCupK=PK (PK=pCu+pFepCu，电源电压很低pFe0) 由简化等效电路，得 ； ；*一般认为：； 温度折算：线圈电阻与温度有关，国标规定向75

16、换算； 对铜线： 对铝线：*三相变压器必须使用一相的值。短路试验在任何一方做均可，高压侧参数是低压侧的k2倍。三、短路电压（阻抗电压）（short circuit voltage）1.定义：短路试验时，使短路电流为额定电流时一次侧所加的电压，成为短路电压UK即UKN=I1NzK75 *记作：额定电流在短路阻抗上的压降，亦称作阻抗电压。2.短路电压百分值：短路电压有功分量：短路电压无功分量：3.uK对变压器运行性能的影响：短路电压大小反映短路阻抗大小 正常运行时希望小些 ，电压波动小 ； 限制短路电流时，希望大些。*中、小型变压器：（410.5）%； 大型变压器： （12.517.5）%。第四节

17、 标么值及其应用（pre-unit value and application）一、标么值的定义 （definition of pre-unit value） *实际值与基准值必须具有相同的单位。二、基准值的选取（selection of basic value）1.通常以额定值为基准值，各侧的物理量以各自侧的额定值为基准例如：变压器一次侧选； 变压器二次侧选； 由于变压器一、二次侧容量相等，均选*额定值的标么值为1；标么值的表示为在原符号右上角加“*”表示；使用标么值表示的基本方程式与采用实际值时的方程式在形式上一致。举例：；2.实际值、标么值和百分值的关系 实际值=标么值基准值 百分值=标

18、么值100%三、优缺点（merits and shortcomings）1.优点：便于分析比较； 直观反映变压器运行情况，如： 物理意义不同的物理量，具有相同的数值； 采用标么值后，不必折算了； 采用标么值后，三相变压器的计算公式与单相变压器的计算公式完全相同。2.缺点:没有单位；物理概念比较模糊。第五节 变压器的运行性能（operation characteristics of transformer）一、电压变化率 (voltage regulation factor)1. 原因：内部漏阻抗压降的影响；2. 定义式：3. 参数表达式：由简化相量图，可得：（推导过程略）式中： 称为负载系数，

19、直接反应负载的大小，如，表示空载； ，表示满载；*影响u的因数：负载大小；短路阻抗标么值；负载性质二、变压器的电压调节（voltage regulation of transformer）1. 通过改变高压侧分接头（即改变高压侧线圈的匝数）来调压。2. 分接头：3. 调压方法：三、损耗和效率(loss and efficiency)1.损耗*铁损-不变损耗；铜损-可变损耗。2.效率：*变压器的效率比较高，一般在（9598）%之间，大型可达99%以上。 令：*结论：效率大小与负载大小、性质及空载损耗和短路损耗有关。 效率特性： 最大效率：令： 得 即 （或铜损=铁损）时，有*说明：变压器的铁损总

20、是存在，而负载是变化的，为了提高变压器的经济效益，提高全年效益，设计时，铁损应设计得小些，一般取，对应的PKN与P0之比为34。2.6 三相变压器(three-phase transformer)本章主要内容：磁路系统；电路系统；线圈中的空载电动势波形一、三相变压器的磁路系统(magnetic circuit system of three-phase transformer)按铁心结构分：1.组式变压器：各相磁路彼此无关，即三相磁路是独立的； 原边外施三相对称电压三相对称磁通由于磁路对称，产生三相对称的空载电流2.心式变压器：各相磁路彼此相关，有电和磁的联系； 原边外施三相对称电压三相对称磁

21、通但由于磁路不对称，产生的三相空载电流不对称，且中间电流小。*组式和心式变压器的比较： 组式变压器：受运输条件或备用容量限制采用 心式变压器：省材料，效率高，占地少，成本低，运行维护简单，广泛应用。二、 三相变压器的电路系统(circuit system of three-phase transformer)（一）、线圈首、末端的标志及极性(mark of head ,end and polarity)1.变压器线圈的首、末端标志线圈名称单相变压器三 相 变 压 器首端末端首端末端中点高压线圈AXA B CX Y ZO低压线圈aXa b cx y zo中压线圈AmXmAm Bm CmXm Ym

22、 ZmOm2.极性：指瞬时极性同名端 由线圈的绕向和首末端标志决定（二）、单相变压器的连接组别(connections of single-phase transformer)1.定义：反映单相变压器高、低压线圈电动势（或电压）之间的相位关系，它由线圈的绕向和首末端标志决定。2.单相变压器的连接组别：I,I0；I,I6*I,I0；I,I6的意义； 国标规定：I,I0为标准连接组别。（三）、三相变压器线圈的连接组别(connections of three-phase transformer)1.连接方式：Y或D；（y,d）-复习电路知识2.定义：反映三相变压器对称运行时，高、低压侧对应线电动势

23、（或线电压）之间的相位关系，它与线圈的绕向和首、末端标记及高、低压线圈的连接方式有关。3.时钟表示法：（位形图）举例： B CbcA,a位形图 Y,y0 作图步骤：先画出高压线圈的位形图； 便于比较，将A,a连成等电位点； 画出低压侧的位形图； 将AB,ab连线，得出结论。4.国标规定了五种标准连接组：Y,yn0；Y，d11；YN，d11；YN，y0；Y，y0。*凡Y,y或D,d连接均为偶数；凡Y,d或D,y连接均为奇数。*本节课将原理讲完后，主要让学生自己练习。三、 磁路和线圈连接方式对空载电动势波形的影响（influence of magnetic circuit and circuit

24、system to emf wave）复习电路知识：非正弦波（如e,i,）可分解成：基波+3次谐波+5次谐波+，主要是3次谐波的影响，其余忽略不计。 3次谐波特点：三相大小相等、相位相同、3倍基波频率。磁路和线圈连接方式对空载电动势波形的影响 接 线 波 形 Y,yYN,y或D,yY,d正常运行Y,yn组式心式组式心式组式心式激磁电流正弦正弦尖顶尖顶正弦正弦正弦主磁通平顶基本正弦正弦正弦基本正弦平顶基本正弦感应电动势尖顶基本正弦正弦正弦基本正弦尖顶基本尖顶*说明：Y,yn接线空载时与Y,y接线情况完全相同。思考题：Y,d接线的三相变压器，三次谐波电动势在d中能形成环流，而基波电动势在d中能否形

25、成环流，为什么？2.7 变压器运行 (the operation of transformer) 一、 变压器的并联运行（parallel connection operation of transformer）前言：1.定义：几台变压器的原、副线圈分别连接到原、副边的公共母线上，共同向负载供电。2.优点：可靠性；经济性。（一）、理想条件（ideal condition） 1.理想情况：空载时副边无环流； 负载后负载系数相等；各变压器的电流与总电流同相位。2.理想条件：各变压器的原、副边的额定电压分别相等，即变比相等； 各变压器的连接组号相同；各变压器的短路阻抗（短路电压）标么值相等，且短路阻

26、抗角也相等。（二）、不满足并联条件的分析（analysis）-以两台变压器并联运行为例来分析1.变比不等时的并联运行，设空载运行时的环流（原边向副边折算）空载时有环流：负载运行：*结论：变比大的变压器承担的电流小，变比小的变压器承担的电流大。2.组别不同时并联运行组别不同时，副边线电动势最少差300，由于短路阻抗很小，产生的环流很大。*结论：组别不同，绝对不允许并联。3.短路阻抗标么值不等时的并联运行*结论：各变压器所分担的负载大小与其短路阻抗标么值成反比，短路阻抗标么值大的变压器分担的负载小，短路阻抗标么值小的变压器分担的负载大。4.变压器运行规程规定：变比不同和短路阻抗标么值不等的变压器，

27、在任何一台变压器都不会过载的情况下，可以并联运行。短路阻抗标么值不等的变压器并联运行时，应适当提高短路阻抗标么值大的变压器的二次电压（即适当减小其电压变比），以使并联运行的变压器的容量均能得以充分利用。二、 三相变压器的不对称运行(unsymmetrical operation of three-phase transformer)前言：三相变压器的外施电压一般是对称的，其不对称往往是由负载不对称所致。如：变压器二次侧接有较大的单相负载、照明负载三相分配不平衡等。 分析不对称运行方法：对称分量法。（一）、对称分量法（以电流为例）(symmetric components method)1.定义

28、：实际上是一种线性变换，它是把一组三相不对称的正弦量分解成三组互为独立的三相对称的正弦量，它们分别是：零序分量：三相对称的正弦量，大小相等，相位相同，即；正序分量：三相对称的正弦量，大小相等，相位互差120，相序为，即，式中：，；零序分量：三相对称的正弦量，大小相等，相位互差120，相序为，即。2.分解公式：（二）、三相变压器的各序阻抗和等效电路(sequence impedance and equivalent circuit)1.正序阻抗和等效电路正序阻抗：正序电流所遇到的阻抗，相序为：；等效电路：2.负序阻抗和等效电路负序阻抗：负序电流所遇到的阻抗，相序为：；等效电路：3.零序阻抗和等效

29、电路零序阻抗：零序电流所遇到的阻抗；等效电路：零序电流本身特点，其产生零序磁通与线圈的连接方式和铁心结构有关。线圈连接方式的影响：Y：零序无通路，Y侧开路； YN：可以经中性线流通； D：在线圈内流通，从外电路看，开路。例如： 铁心结构影响：.组式变压器：三相零序磁通与对称运行时的主磁通磁路相同，很大； .心式变压器：磁阻大，零序磁通不能在铁心内闭合，很小，且（三）、Y,yn接线三相变压器带单相负载(single-phase load of three-phase transformer with Y,yn connection)如图：一次外施三相对称电压，单相负载ZL接a相，为了简单起见，副

30、边量已折算至原边，不加折算符号。分析：根据不对称条件，列端点方程：得：忽略漏阻抗，得*可见，零序阻抗对单相负载电流影响甚大。组式变压器：，此时，所以不能带单相负载；心式变压器：很小，负载电流主要*中性点位移：当副边三相电压不对称，带负载相电压下降，而不带负载相电压反而升高了，但线电压仍为对称。并且零序电动势越大，中性点位移就越严重。三、 瞬变过程(transient procedure of transformer)前言：瞬变过程：变压器从一种稳定运行状态过度到另一种稳定运行状态。包括：副边突然短路和空载合闸到电网上等。（一）、变压器副边突然短路(secondary winding sudde

31、n short circuit)假设：短路前为空载，相当于rK、LK电路在正弦激励下的零状态响应。 设：电源电压式中：为短路瞬间电网电压初相角；等效电路：列KVL方程：得： 稳态分量 瞬变分量式中：稳态短路电流有效值；短路阻抗角；短路电流衰减时间常数；1.当（即u1最大）时突然短路 ；发生稳态短路，短路电流最小，即（1020）IN。2.当（即u1=0）时突然短路 初始值最大，最严重情况；，短路后，经半个周期时，突然短路电流达到最大值（称为冲击电流）即为（2436）IN。（二）、变压器空载合闸(closing switch without load)稳态空载：（28）%IN；变压器空载合闸：产生

32、激磁涌流，为几倍的IN；等效电路：1.当（即u1最大）时空载合闸 空载电流为正常时的空载电流；2.当（即u1=0）时空载合闸经半个周期时，*突然短路与空载合闸时的磁路情况；*空载合闸对变压器本身无危害，但变压器有可能不能合闸。第三章 直流电机(DC machine)的稳态分析3.1直流电机的基本工作原理及结构(basic operation principle and structure of DC machine)一、基本结构(basic structure)1.定子：主磁极、换向磁极、机座、端盖、电刷装置；2.转子：电枢铁心、电枢绕组、换向装置、风扇、转轴3.气隙*注意：同步电机旋转磁极式

33、；直流电机旋转电枢式。二、基本工作原理(basic operation principle)1.直流发电机：实质上是一台装有换向装置的交流发电机； 原理：导体切割磁力线产生感应电动势，e=BLV；2.直流电动机：实质上是一台装有换向装置的交流电动机； 原理：带电导体在磁场中受到电磁力的作用并形成电磁转矩，推动转子转动起来，f=BiL 。*说明：直流电机是可逆的，它们实质上是具有换向装置的交流电机。三、直流电机的励磁方式(exciting methods)1.定义：主磁极的激磁绕组所取得直流电源的方式；2.分类：以直流发电机为例 分为：他激式和自激式（包括并激式、串激式和复激式）他激：激磁电流较

34、稳定；并激：激磁电流随电枢端电压而变；串激：激磁电流随负载而变，由于激磁电流大，激磁绕组的匝数少而导线截面积较大；复激：以并激绕组为主，以串激绕组为辅。*说明：为了减小体积，小型直流电机采用永磁式。四、型号和额定值(type and rated values)1.型号： Z 2-9 2 铁心长度代号 机座号 第二次改型设计 直流2.额定值额定功率：发电机PN：输出电功率；电动机PN：输出机械功率；额定电压：UN；额定电流：IN；额定值之间的关系：发电机：PN= UN IN；电动机：PN= UNINN。3.2 电枢绕组及直流电机基本原理(armature winding and basic pr

35、inciple of DC machine)一、 电枢绕组简介(introduction of armature winding)说明：本节利用胶片讲清电枢绕组的绕法及基本概念。二、 电枢电动势和电磁转矩(electromotive force and electromagnetic torque)直流发电机和直流电动机的电枢电动势和电磁转矩的比较： ：电动势常数性质：电源电动势；与同向性质：反电动势；与方向相反：电磁转矩常数性质：制动转矩；与n 反向性质：驱动转矩；与n 同向三、 电枢反应(armature reaction)1.概述空载：气隙中磁场仅由主磁场的激磁磁动势产生（Ff=NfIf

36、）负载：Ff+电枢磁动势电枢反应定义：电枢磁动势对激磁磁动势的作用使气隙中的磁场发生变化。2.主磁场：以主磁极的轴线对称分布 几何中性线：两相邻主磁极的轴线对称分布，此处B=0； 物理中性线：B=0处的直线位置3.电枢磁场：总是以电刷相接触的换向片相连的导体为界交轴电枢反应磁场：与主磁场垂直4.电枢反应性质电刷在几何中性线时的电枢反应 性质：交轴电枢反应； 作用：使气隙磁场畸变；使气隙磁场削弱；电刷不在几何中性线时的电枢反应 双反应理论：，分直轴和交轴分别分析； 交轴：同； 直轴：根据电机性质不同，有去或助磁作用。四、 换向概述(commutation)（一）、换向过程(commutation

37、 process)1.换向定义：从+ia到-ia的过程；2.换向周期：Tk，几毫秒；3.换向原因：电磁、机械、电化学和电热（二）、换向元件中的电动势(emf)主要分析电磁原因：换向过程中换向元件的电动势不为零。1.电抗电动势er 从+ia到-ia 方向：由楞次定律知，阻碍换向，与换向前相同；2.旋转电动势ek 物理中性线偏移几何中性线B0由于电枢反应影响e=BLv0 方向：对换向起阻碍作用，与换向前同，其大小与电机的转速及负载大小有关。（三）、改善换向的方法(methods)1.换向的不良后果：产生火花； 火花等级：2.改善换向的方法装设换向磁极；增加换向回路的电阻；电刷移到气隙磁场的物理中性

38、线附近。2.3 直流电机的运行原理(operation principle of DC machine)一、 直流电机的基本方程(basic equation of DC machine)（一）、电动势平衡方程(electromotive force balance equation)式中：电枢回路总电阻；：正、负电刷电压降，一般为0.62伏； 发电机：取“+”；电动机：取“-”；忽略电刷压降，则*结论：发电机：；电动机：；即根据与U的大小判断直流电机的运行状态。（二）、直流电机的功率平衡方程(power balance equation)以并激直流发电机为例 pCua+p0 p0=pmec+

39、pFe P1 Pem P2 (机) 转子 定子 pCuf 发电机： 机械能电能电动机： 电能机械能电机效率：（三）、转矩平衡方程(torque balance equation)1.发电机：2.电动机：二、 并激直流发电机(shunt excitation DC generator)（一）、并激直流发电机电压的建立(build up voltage)1.并激条件：电机的磁路必须有剩磁；电机的转向及激磁绕组与电枢绕组的连接必须正确；电机的激磁磁路具有饱和特性；激磁回路电阻小于临界电阻。2.激磁回路方程：磁化曲线； 激磁电阻电压；3.说明：（磁化曲线与的交点），无固定交点，空载电压不能稳定在某一值上； 时，