1、附录 A 译文 直流电机导论负载运行的变压器 直流电机以其多功用性而形成了鲜明的特征。通过并励、串励和特励绕组的各种不同组合，直流电机可设计成在动态和稳态运行时呈现出宽广范围变化的伏-安或速度 -转矩特性。由于直流电机易于控制，因此该系统用于要求电动机转速变化范围宽或能精确控制电机输出的场合。 定子上有凸极，由一个或一个以上励磁线圈励磁。励磁绕组产生的气隙通以磁极中心线为轴线对称分布，这条轴线称为磁场轴线或直轴。 我们知道，每个旋转的电枢绕组中产生的交流电压，经由一与电枢连接的旋转的换向器和静止的电刷，在电枢绕组出线端转换成直流电压。换向器一电刷的组合构成机械整流器，它产生一直流电枢电压和一在
2、空间固定的电枢磁势波形。电刷的放置应使换向线圈也处于磁极中性区，即两磁极之间。这样，电枢磁势波形的轴线与磁极轴线相差 90电角度，即位于交轴上。在示意图中，电刷位于交轴上，因为此处正是与其相连的线圈的位置。这 样，如图所示电枢磁势波的轴线也是沿着电刷轴线的。（在实际电机中，电刷的几何位置大约偏移图例中所示位置 90电角度，这是因为元件的末端形状构成图示结果与换向器相连。） 电刷上的电磁转矩和速度电压与磁通分布的空间波形无关；为了方便起见，我们假设气隙中仍然是正弦磁密波，这样便可以从磁场分析着手求得转矩。 转矩可以用直轴每极气隙磁通 d 和电枢磁势波的空间基波分量 1aF 相互作用的结果来表示。
3、电刷处于交轴时，磁场间的角度为 90电角度，其正弦 值等于 1，则对于一台 P 极电机 12)2(2 ad FPT 式中由于转矩的正方向可以根据物理概念的推断确定，因此负号已经去掉。电枢磁势锯齿波的空间基波 1aF 是峰值的 8/ 2 。上式变换后有 adaada iKimPCT 2 式中 ai =电枢外部电路中的电流； aC =电枢绕组中的总导体数； m =通过绕组的并联支路数； 且 mPCK aa 2 其为一个由绕组设计而确定的常数。 简单的单个线圈的电枢中的整流电压前面已经讨论过了。将绕组分散在几个槽中的效果可用图形表示，图中每一条整流的正弦波形是一个线圈产生的电压，换向线圈边处于磁中性
4、区。从电刷端观察到的电压是电刷间所有串联线圈中整流电压的总和，在图中由标以 ae 的波线表示。当每极有十几个换向器片，波线的波动变得非常小，从电刷端观察到的平均电压等于线圈整流电压平均值之和。电刷间的整 流电压 ae 即速度电压，为 mdamdaa WKWmPCe 2 式中 aK 为设计常数。分布绕组的整流电压与集中线圈有着相同的平均值，其差别只是分布绕组的波形脉动大大减小。 将上述几式中的所有变量用 SI 单位制表达，有 maa Twie 这个等式简单地说明与速度电压有关的瞬时功率等于与磁场转矩有关的瞬时机械功率，能量的流向取决于这台电机是电动机还是发电机。 直轴气隙通由励磁绕组的合成磁势f
5、fiN产生，其磁通 -磁势曲线就是电机的具体铁磁材料的几何尺寸决定的磁化曲线。在磁化曲线中，因为电枢磁势波的轴线与磁场轴线垂直，因此假定电枢磁势对直轴磁通不产生作用。这种假设有必要在后述部分加以验证，届时饱和效应会深入研究。因为电枢电势与磁通成正比，所以通常用恒定转速 0mw 下的电枢电势 0ae 来表示磁化曲线更为方便。任意转速mw 时，任一给定磁通下的电压 ae 与转速成正比，即 00 amma ewwe 图中表示只有一个励磁绕组的磁化曲线，这条曲线可以很容易通过实验方法得到，不需要任何设计步骤的知识。 在一个相当宽的励磁范围内，铁磁材料部分的磁阻与气隙磁阻相比可以忽略不计，在此范围内磁通
6、与励磁绕组总磁势呈线性比例，比例常数便是直轴气隙磁导率。 直流电机的突出优点是通过选择磁场绕组不同的励磁方法，可以获得变化范围很大的运行特性。励磁绕组可以由外部直流电源单独激磁，或者也可自励，即电机提供自身的励磁。励磁防 哪个法不仅极大地影响控制系统中电机的静态特性，而且影响其动态运行。 他励发电机的连接图已经给出，所需励磁电流是额定电枢电流的很小一部分。励磁电路中很小数量的功率可以控制电枢电路中相对很大数量的功率，也就是说发电机是一种功率放大器。当需要在很大范围内控制电枢电压时，他励发电机常常用于反馈控制系统中。自励发电机的励磁绕组可以有三种不同的供电方式。励磁绕组可以与电枢串联起来，这便形
7、成了串励发电机；励磁绕组可以与电枢并联在一起，这便形成了并励发电机；或者励磁绕组分成两部分，其中一部分与电枢串联，另一部分与电枢并联， 这便形成复励发电机。为了引起自励过程，在自励发电机中必须存在剩磁。 在典型的静态伏 -安特性中，假定原动机恒速运行，稳态电势 aE 和端电压 tV 关系为： aaat RIEV 式中 aI 为电枢输出电流， aR 为电枢回路电阻。在发电机中， aE 比 tV 大，电磁转矩 T 是一种阻转矩。 他励发电机的端电压随着负载电流的增加稍有降低，这主要是由于电枢电阻上的压降。串励发电机中的励磁电流与负载电流相同，这样，气隙磁通和电压随负载变化很大，因此很少采用串励发电机。并励发电机电压随负载增加会有所下降，但在许多应用场合，这并不防碍使用。复励发电机的连接通常使串励绕组的
