第二章：伺服电机 2.1概述 1、概论 关于电机的几个名称： 2、直流电机和直流伺服电机 ◆微特电机(<100W),微电机 (<750W) 3、交流伺服电机 ◆控制电机：通常用于闭环控制中 现状： 4、步进电机 的电机，主要完成控制信号的传 中国微电机 5、其它电机 递和变换（有别于一般电机的能 产量占全世 量变换)，其职能有执行（功 界总产量的 率)和测量两种。 70%左右 国内：微电 ◆伺服电机（用于同服驱动目的， 机产量己达 具有调节功能) 80亿台(08 年) 普通电机与伺服电机 2.1.1对伺服电机的一般要 求 普通电机（传动电机）：主要用来完成能 量的变换（力量型） ◆宽的调速范围（最大最小速比），良好的 低速平稳性 伺服电机：主要用来完成控制信号的传递 ◆机械特性和调节特性均为线性 和变换（技能型） √机械特性：控制电压一定时，转速随转矩 FANUC目前最大的伺服电机a30 D0HVis规格如下： 的变化关系 氯定输出功率250kW,最大功率530kW, √调节特性：电机转矩一定时，转速随控制 堵转转矩3000Nm,最大输出转矩为5300Nm, 电压的变化关系 最高转连为2000 r/min, ◆满足使用要求的动态性能 这种电机主要应用在数控注塑机和冲压机上，原先，这 些机械主要采用液压驱动。 ◆其他：如重量轻、体积小、过载能力强等 2.1.2、三类伺服电机的特点 2.1.3、伺服电机的应用特点 电机 特点 发展 ◆使机电设备或系统具有伺服调节能力 类型 ◆直线驱动能力薄弱，一般须经螺母丝杆 直流用直流电源，调速特性好，但换向电刷 历史较 转换 电机影响其寿命、使用范围和容量。 长 ◆单位重量下的功率小于液压，效率相对 交流用交流电源，克服了直流电机的缺点 目前发 较高 电机现代交流调速技术的发展使其成为主 展势头 流。 较好 步进运动距离和输入脉冲成正比，控制方 历史相 典型应用领域： 电机便，但功率和精度较差。 对较短 机器人等、只提供直流电源的设备中 1
1 第二章：伺服电机 1、概论 2、直流电机和直流伺服电机 3、交流伺服电机 4、步进电机 5、其它电机 2.1 概述 关于电机的几个名称： 微特电机（<100W），微电机 （<750W） 控制电机：通常用于闭环控制中 的电机，主要完成控制信号的传 递和变换（有别于一般电机的能 量变换），其职能有执行（功 率）和测量两种。 伺服电机（用于伺服驱动目的， 具有调节功能） 现状： 中国微电机 产量占全世 界总产量的 70％左右 国内：微电 机产量已达 80亿台（08 年） 普通电机与伺服电机 普通电机（传动电机）：主要用来完成能 量的变换（力量型） 伺服电机：主要用来完成控制信号的传递 和变换（技能型） FANUC目前最大的伺服电机a3000HVis规格如下： 额定输出功率250kW，最大功率530kW， 堵转转矩3000Nm，最大输出转矩为5300Nm， 最高转速为2000r/min。 这种电机主要应用在数控注塑机和冲压机上，原先，这 些机械主要采用液压驱动。 2.1.1 对伺服电机的一般要 求 宽的调速范围（最大最小速比），良好的 低速平稳性 机械特性和调节特性均为线性 9 机械特性：控制电压一定时，转速随转矩 的变化关系 9 调节特性：电机转矩一定时，转速随控制 电压的变化关系 满足使用要求的动态性能 其他：如重量轻、体积小、过载能力强等 2.1.2、三类伺服电机的特点 历史相 对较短 运动距离和输入脉冲成正比，控制方 便，但功率和精度较差。 步进 电机 目前发 展势头 较好 用交流电源，克服了直流电机的缺点， 现代交流调速技术的发展使其成为主 流。 交流 电机 历史较 长 用直流电源，调速特性好，但换向电刷 影响其寿命、使用范围和容量。 直流 电机 电机 特点 发展 类型 2.1.3、伺服电机的应用特点 使机电设备或系统具有伺服调节能力 直线驱动能力薄弱，一般须经螺母丝杆 转换 单位重量下的功率小于液压，效率相对 较高 典型应用领域： 机器人等、只提供直流电源的设备中
2.2、直流电机和直流伺服电机 2.2.1、概要 本节讨论： 直流伺服电机： ◆概要 伺服电机中最传统和较典型的一种 ◆直流电机的基本原理 ◆直流伺服电机的常见结构类型与应用 直流电机应用案例 轮子驱动：20W 直流电机的特点 火星探测器 有刷直流电机 ◆机械特性(o(Te》和调节特性(o(UA)较 单兵突击车 ◆传统放大器较为简便 ◆成本较低，能做到大容量（较交流电机 而言的传统评价) ◆过载能力强 ◆换向器和电刷带来的问题（使容量受限 制、使用寿命下降) 直流电机：行走机械驱动的首选。例如： 电动自行车(20km/hr)匀速载人的平均 ◆可连续调节（与步进电机比较） 功率约105W,电机功率在200W以内。 直流电机和直流伺服电机 分类(1) 工作原理、结构和基本特性方面：二者电机 ◆传统类直流电机 没有原则区别： ◆改进型直流电机 在结构性能上后者较前者作了一些改进，动 √低惯量型 态性能更为改善，调节范围更宽 √宽调速型 √低速大扭矩力矩电机 2
2 2.2、直流电机和直流伺服电机 本节讨论： 概要 直流电机的基本原理 直流伺服电机的常见结构类型与应用 2.2.1、概要 直流伺服电机： 伺服电机中最传统和较典型的一种 直流电机应用案例 轮子驱动：20W 有刷直流电机 直流电机：行走机械驱动的首选。例如： 电动自行车（20km/hr）匀速载人的平均 功率约105W，电机功率在200W以内。 火星探测器 单兵突击车 直流电机的特点 机械特性(ω(Tem))和调节特性(ω(UA))较 好 传统放大器较为简便 成本较低，能做到大容量（较交流电机 而言的传统评价） 过载能力强 换向器和电刷带来的问题（使容量受限 制、使用寿命下降） 可连续调节（与步进电机比较） 直流电机和直流伺服电机 工作原理、结构和基本特性方面：二者电机 没有原则区别； 在结构性能上后者较前者作了一些改进，动 态性能更为改善，调节范围更宽 分类（1） 传统类直流电机 改进型直流电机 9低惯量型 9宽调速型 9低速大扭矩力矩电机
分类(2) 2.2.2、直流电机的基本原理 2.2.2.0基础知识的简要回顾 从是否有电刷来分类： ◆有刷直流伺服电机 两个电磁定律 ◆无刷直流伺服电机 从运动类型来分类： ◆旋转电机 ◆直线电机 电磁力定律（左手定则） 电磁感应定律（右手定则） 用于计算电磁力： 用于计算感应电动势： F=11B →直流电机原理 e=vBI →直流发电机原理 2.2.2.1、直流电机的基本原理 结构 定子部分： 7心 电磁式、永磁式 励磁绕组的功能：给 绕组通入直流电， 几个特征构件： 电 形成N、S极（产生 ◆定子 换向片 磁场) ◆转子（转子与铁心） 了镜组线国 ◆换向器与电刷 。 的 主班极 3
3 分类（2） 从运动类型来分类： 旋转电机 直线电机 从是否有电刷来分类： 有刷直流伺服电机 无刷直流伺服电机 2.2.2、直流电机的基本原理 2.2.2.0 基础知识的简要回顾 两个电磁定律 电磁力定律（左手定则） F = I l B →直流电机原理 用于计算电磁力： 电磁感应定律（右手定则） e = v B l →直流发电机原理 用于计算感应电动势： 2.2.2.1、直流电机的基本原理 结构 几个特征构件： 定子 转子（转子与铁心） 换向器与电刷 定子部分： 电磁式、永磁式 励磁绕组的功能：给 绕组通入直流电， 形成N、S极（产生 磁场）
直流电机转子组件 换向器和电刷的作用 电枢铁心：0.35-0.5mm硅钢片 (相互间绝缘，以避免涡流及迟 变换电枢绕组中电流方向 滞损失) (连续回转时使转矩方向保持不变) 作用：给主磁通提供低阻磁路和 嵌放电枢绕组 焕向器 电枢能组 电枢铁心 直流电机的工作原理 直流电机结构剖视图 ⊕⊙ 电度指肉图面电夜装出图国 ◆给两个电刷加上直流电源（左图） 则有直流电流从电刷A流入，经过线圈 abcd,从电刷B流出。 ◆根据电磁力定律，载流导体ab和cd受 到电磁力的作用，其方向可由左手定则 判定，两段导体受到的力形成了一个转 矩，使得转子逆时针转动。 换向极绕组 电机原理工作模拟 (在大中型直流电机中采用) 换向极和电枢绕组串联， 目的： ◆换向极的磁场方向必须 与电枢磁场方向相反，以 0 抵消定子主磁极几何中性 面附近的电枢磁场 ◆在换向元件中产生一个 与自感电势大小相等方向 相反的电动势。 4
4 直流电机转子组件 电枢铁心：0.35~0.5mm硅钢片 （相互间绝缘，以避免涡流及迟 滞损失） 作用：给主磁通提供低阻磁路和 嵌放电枢绕组 换向器和电刷的作用 变换电枢绕组中电流方向 （连续回转时使转矩方向保持不变） 直流电机结构剖视图 直流电机的工作原理 给两个电刷加上直流电源（左图）， 则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈 abcd，从电刷 B 流出。 根据电磁力定律，载流导体ab和cd受 到电磁力的作用，其方向可由左手定则 判定，两段导体受到的力形成了一个转 矩，使得转子逆时针转动。 电机原理工作模拟 换向极和电枢绕组串联， 目的： 换向极的磁场方向必须 与电枢磁场方向相反，以 抵消定子主磁极几何中性 面附近的电枢磁场 在换向元件中产生一个 与自感电势大小相等方向 相反的电动势。 换向极绕组 （在大中型直流电机中采用）
直流电机工作原理归纳 励磁方式： ◆电机内部有磁场存在（产生磁场的励磁 方式可以有多种)。 定义：直流电机产生磁场的励磁绕组的接 ◆将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使 线方式称为励磁方式。实质上就是励磁 电枢导体有电流流过。 绕组和电枢绕组如何联接。 ◆载流的转子（即电枢）导体将受到电磁 力f的作用f=BIi。(左手定则) 定子的激磁绕组通过直流电产生磁通，形 ◆所有导体产生的电磁力作用于转子，使 成N、S极。注意：该N、S极在空间是 转子以（转/分）旋转，以便拖动机械负 否旋转？ 载。 励磁形式：他励、串励、并励、复励 2.2.2.2、他励式直流电机静态 其中，他励为最常见 (稳态)的数学描述 思路： 由反电势、电枢电路的电压 平衡式、电磁转矩三个基 本式推出电机的转速表达 3① 反电势： 电枢电路的电压 平衡式 ①E 电流通过电枢绕组产生电磁力 反电势方向： 或电磁转矩，但同时，当电枢 根据右手定 在电磁转矩作用下转动起来， 则，可判定与 外加控制电压与反电势及内阻压降相平衡 电枢导体还要切割磁力线，产 电流方向相反 生感应电势。 U。=En+InR E。=Cpn=K0 电 I N 其中，中为总磁通，K为 其中，R为电枢绕组的电阻 反电势系数：C为电机的 换向 相关系数。 5
5 直流电机工作原理归纳 电机内部有磁场存在（产生磁场的励磁 方式可以有多种）。 将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使 电枢导体有电流流过。 载流的转子（即电枢）导体将受到电磁 力 f 的作用 f = B l ia （左手定则） 所有导体产生的电磁力作用于转子，使 转子以n(转/分)旋转，以便拖动机械负 载。 励磁方式： 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。 定子的激磁绕组通过直流电产生磁通，形 成N、S极。注意：该N、S极在空间是 否旋转？ 励磁形式：他励、串励、并励、复励 其中，他励为最常见 2.2.2.2、他励式直流电机静态 （稳态）的数学描述 思路： 由反电势、电枢电路的电压 平衡式、电磁转矩三个基 本式推出电机的转速表达 式 Uf M If Ia Ua 反电势： 电流通过电枢绕组产生电磁力 或电磁转矩，但同时，当电枢 在电磁转矩作用下转动起来， 电枢导体还要切割磁力线，产 生感应电势。 Ea = Ceφ n = Keω φ 反电势方向： 根据右手定 则，可判定与 电流方向相反 F U F + – N S 电刷 换向片 I I Ea Ea 其中， 为总磁通，Ke为 反电势系数；Ce为电机的 相关系数。 电枢电路的电压 平衡式 外加控制电压与反电势及内阻压降相平衡 a a aRa U = E + I M Ra Ia E + – + – U 其中，Ra为电枢绕组的电阻
电机驱动转矩的平衡关系 转子受到的电磁转矩（驱动转矩） 当外负载转矩(T)发生变化时，通过电机转 速、电动势、电枢电流的变化，电磁驱动转矩 Tn=C,1。=K,1。 自动调整，以实现新的平衡。 其中，为电枢电流，K为转矩系数， C为 例：设外加电枢电压U。一定时，若T突然增加， 电机的相关系数， 必然转速下跌，则调整过程为： C,=9.55C 由转矩公式可知： T→N→E U。=E。+1.Ra ()产生转矩的条件：必须有励磁磁通和电枢电流。 ②政变电机旋转的方向：改变电枢电流的方向或者 ①一T Tm=CI。 改变磁通的方向。 达到新的平衡点。 直流电机的转速公式 2.2.2.3、 他励直流电机的控制方 式 由前面三式迭代可得： 分析上面推得的直流电机转速公式 R n=- U。R n= Cd C.CBT C.oCCo2 U。-E。_U。-C.pn 1= R R 当T↑时，N,但由于他励直 理想空载转速， 流电机的电枢电阻R一般很小， 即T=0时的转速。 在负载变化时，转速n的变化不 大。（机械特性硬） 三种可能的调速 方法 他励式直流电机起动时的要求 Ra1 R1+R2 改变电枢外串电阻 ◆起动转矩要大 T ◆起动时电枢电流不要太大 改变电枢电压 ◆较小的转动惯量和在加速过程中保持足够 大的电磁转矩。 >0>> 改变磁通 6
6 转子受到的电磁转矩（驱动转矩） 其中，I a为电枢电流 ，Kt 为转矩系数， Ct 为 电机的相关系数， em t a t a T = C φ I = K I Ct Ce = 9.55 由转矩公式可知： (1)产生转矩的条件：必须有励磁磁通和电枢电流。 (2)改变电机旋转的方向：改变电枢电流的方向或者 改变磁通的方向。 例：设外加电枢电压 Ua 一定时，若TL突然增加， 必然转速下跌，则调整过程为： TL ↑ n↓ E↓ I Tem ↑ a ↑ 达到新的平衡点。 T CI em t a = φ U E IR a a aa = + 电机驱动转矩的平衡关系 当外负载转矩（TL）发生变化时，通过电机转 速、电动势、电枢电流的变化，电磁驱动转矩 自动调整，以实现新的平衡。 直流电机的转速公式 由前面三式迭代可得 ： em e t a e a T C C R C U n 2 φ φ = − a a e a a a a R U C n R U E I − φ = − = 2.2.2.3、他励直流电机的控制方 式 分析上面推得的直流电机转速公式 em e t a e a T C C R C U n 2 φ φ = − n0 Δn n0： 理想空载转速, 即TL =0时的转速。 n0 nN TN Tem n Δ n 当 Tem↑时，n↓ ，但由于他励直 流电机的电枢电阻Ra一般很小， 在负载变化时， 转速 n 的变化不 大。（机械特性硬） 三种可能的调速 方法 改变电枢外串电阻 改变电枢电压 改变磁通 他励式直流电机起动时的要求 起动转矩要大 起动时电枢电流不要太大 较小的转动惯量和在加速过程中保持足够 大的电磁转矩
起动瞬时的电流 他励式直流电机起动时限流控制 方法 起动时，由于反电势为零，故电机起 动瞬间电流为： (1)降低外加直流电枢电压 (2)电枢电路中串加起动电阻：单级起动、 1.-U-Con_U 多级起动 R R 瞬间电流将达到额定电流的10~30 倍，会导致换向恶化，产生火花， 损坏换向器。 2.2.2.4他励直流电机的特性分析 (1)机械特性 由前推得的公式： 机械特性的定义： U。 控制电压恒定(U。一定)时，电机的转速随 R。 n=- 转矩变化的关系 C.o C.Co2 可作下面的分析： ◆机械特性 ◆调节特性 ◆动态建模 机械特性的典型曲线 (2)调节特性 调节特性：转矩恒定(T婴一定)时，电机转 。=U,/C,9 速随控制电压变化的关系 Ua 空载速度 Va Ton Tam0=0 Tonl>Tom Uas >Ual T-9tv. Ra a 特性斜率小，即为特性“硬” 堵转力矩 7
7 起动瞬时的电流 起动时，由于反电势为零，故电机起 动瞬间电流为： 瞬间电流将达到额定电流的10~30 倍，会导致换向恶化，产生火花， 损坏换向器。 ae a a a a U CnU I R R − φ = = 他励式直流电机起动时限流控制 方法 （1）降低外加直流电枢电压 （2）电枢电路中串加起动电阻：单级起动、 多级起动 2.2.2.4 他励直流电机的特性分析 由前推得的公式： em e t a e a T C C R C U n 2 φ φ = − 可作下面的分析： 机械特性 调节特性 动态建模 （1）机械特性 机械特性的定义： 控制电压恒定（Ua一定）时，电机的转速随 转矩变化的关系 机械特性的典型曲线 特性斜率小，即为特性“硬” 空载速度 堵转力矩 （2）调节特性 调节特性：转矩恒定（Tem一定）时，电机转 速随控制电压变化的关系
(3)直流电机动态特性分析 动态电压平衡式： 物理模型 思路： d,0+R,10+E,0=U.@ La dt R 时域方程 等式两边拉氏变换并移项后可得： 拉斯变换 传递函数 I(s)= U.(s)-E.(a)i LaS+R。 转矩平衡式： 电磁转矩式： T-()=Jdo+.) dt Tm(t)=C,pI.(t)） 其中，T为负载阻力矩 或 或： 上T（s)-T.(j T(s)=C,Ia(s) o(s)= 反电势式： 方块图 由上面4个基本式，推出下面的方块图： [T(s)=C6 I.(s) E(t)=C.o n(t)=C.(t) 或 U(s) 1 R。+Ls E(s)=C.(s) E(s)=C(s) o=r.-例 8
8 （3）直流电机动态特性分析 物理模型 时域方程 传递函数 拉斯变换 思路： 动态电压平衡式： 等式两边拉氏变换并移项后可得： ( ) ( ) ( ) ( ) R I t E t U t dt dI t L a a a a a a + + = [ ( ) ( )] 1 ( ) U s E a L s R I s a a a a a − + = 转矩平衡式： 其中，Tc为负载阻力矩 或： ( ) ( ) ( ) T t dt d t T t J em = + c ω [ ( ) ( )] 1 ( ) T s T s Js s ω = em − c 电磁转矩式： 或 T (t) C I (t) em = t φ a T (s) C I (s) em = t φ a 反电势式： 或 E (t) C n(t) C (t) a = eφ = eφ ω E (s) C (s) a = eφ ω 由上面4个基本式，推出下面的方块图： 方块图 [ ( ) ( )] 1 ( ) U s E a L s R I s a a a a a − + = [ ( ) ( )] 1 ( ) T s T s Js s ω = em − c T (s) C I (s) em = t φ a E (s) C (s) a = eφ ω
直流电机传递函数 机电时间常数的影响因素 当忽略T。时： Tw= R。J 其中， (s) 1/K 1/K. 1/K. ”为堵转力矩(1，为堵转电流)： U.(s) Tts +ras+1 (Fas+1(r,s+1Ts+1 了，=C,约机械特性的斜率绝对值（斜率角度越 卯，P机电时间常数越小)。 其中： 机电时间常数 电磁时间常数 ↓ t。= La 机电时间常数（机械特性斜率）与电机动态性能的关系？ 讨论(1) 讨论(2) ◆机电时间常数决定了电机响应的快慢， 是电机动特性的主要决定参数 ◆内阻要小，故对直流放大器的内阻等应 ◆机械特性斜率越小，电机动态响应越快 留意 ◆机电时间常数包含了J,说明负载惯量对 ◆电机的时域阶跃响应一般为无超调的过 该常数的影响。注意J应包括电机轴上 渡响应曲线。 的转动惯量和电机轴本身的转动惯量。 ◆通常，直流伺服电机tm=10~100ms ◆力矩惯量比(T,/J)大，机电时间常数小， 响应快 串励电机的机械特性 2.2.2.5串励式直流电机的特性 设磁通和电流成正比，即中=Kw。(不是常数)， CE=Kgon=KgKoon 串励的特点：励磁线 圈的电流和电枢线圈 Tm=Krl。=KKol。2 0 卓励 的电流相同。 U=E。+I.Ra KU R KEVK。TKK 9
9 直流电机传递函数 当忽略Tc 时： 其中： 机电时间常数 电磁时间常数 1 1/ ( 1)( 1) 1/ 1 1/ ( ) ( ) 2 + ≈ + + ≈ + + = s K s s K s s K U s s m e m e e m e m e a τ τ τ τ τ τ ω m τ a a e R L τ = 机电时间常数的影响因素 其中， 为理想空载时的角速度； 为堵转力矩（I s为堵转电流）； 为机械特性的斜率绝对值（斜率角度越 小，机电时间常数越小）。 β φ τ tan 2 0 n J T J J K K R C C R J e t s a e t a m = = = = 0 n s t s T = C φ I tan β 机电时间常数(机械特性斜率)与电机动态性能的关系 ? 讨论 （1） 机电时间常数决定了电机响应的快慢， 是电机动特性的主要决定参数 机械特性斜率越小，电机动态响应越快 机电时间常数包含了J，说明负载惯量对 该常数的影响。注意 J 应包括电机轴上 的转动惯量和电机轴本身的转动惯量。 T J s 力矩惯量比（ / ）大，机电时间常数小， 响应快 讨论（2） 内阻要小，故对直流放大器的内阻等应 留意 电机的时域阶跃响应一般为无超调的过 渡响应曲线。 通常，直流伺服电机τm=10～100 ms 2.2.2.5 串励式直流电机的特性 M 串励 U Ia 串励的特点：励磁线 圈的电流和电枢线圈 的电流相同。 串励电机的机械特性 设磁通和电流成正比，即 φ=KΦIa （不是常数）, 则 2 aE E Φ a em T a T Φ a a aa E K n K K In T K I KKI U E IR φ φ = = = = = + n T T a E Φ em E Φ K U R n K KT K K = − 1 2 em c n c T = −
串励特性 直流电机特性类型的选择： (1)T=0时，在理想情况下，n→o。空载时T ◆恒转矩(T一定，和转速无关)的应用场合通 很小，n则很高。因此串励不允许空载运 常选硬特性的电机，如：金属加工、起重机械 行，以防转速过高。实际使用时负载转矩避 等。 免为0。 ◆恒功率负载应用场合(P一定时，T和n成反 (2)随转矩的增大，n下 比)，通常选软特性电机拖动。如：电气机车 降得很快，这种特性叫 等。 软机械特性。 2.2.2.6比较直 直流发电机 用右手定则判 永磁直 感应电动势E,的方向 流发电机和直流 流测速 原理 电动机的异同 电机 + N L U. 电枢绕组 直流电机 直流电动机 电阻Ra 输入量 转速馆号 电压信号 S 输出量 电压 转速 能量转换关系 机械能一电能 电能一机梳能 感应电动势 输出电压 格号转换关系 转速一也压 电压一转递 E。=KEpn U。=E。-I。R。 异点1 异点2 都有电压平衡和转矩平衡方程式，但关系不 都存在感应电势和电磁转矩，但作用不同： 同： 发电机：产生的转矩为制动转矩；E和，同 发电机： 向：E,为正电势 电劲机 ) U。=E-1R(E> 。) 电动机：产生的转矩为驱动转矩：E,和反 U。=E。+InR。E。<U. 向：E为反电势 10
10 (1) T=0时，在理想情况下，n→∞。空载时 T 很小，n 则很高。因此串励不允许空载运 行，以防转速过高。实际使用时负载转矩避 免为 0。 串励特性 (2) 随转矩的增大，n 下 降得很快，这种特性叫 软机械特性。 n T 恒功率负载应用场合（P 一定时，T 和 n 成反 比），通常选软特性电机拖动。如：电气机车 等。 直流电机特性类型的选择: 恒转矩(TL一定，和转速无关）的应用场合通 常选硬特性的电机，如： 金属加工、起重机械 等。 2.2.2.6 比较直 流发电机和直流 电动机的异同 永磁直 流测速 电机 直流发电机 原理 用右手定则判 感应电动势Ea的方向 Ua + – N S Ea Ea Ia E a E = K n φ 感应电动势 U E IR a a aa = − 输出电压 电枢绕组 电阻Ra 异点1 都存在感应电势和电磁转矩，但作用不同： 发电机：产生的转矩为制动转矩；Ea和I a同 向；Ea为正电势 电动机：产生的转矩为驱动转矩；Ea和I a反 向；Ea为反电势 异点2 都有电压平衡和转矩平衡方程式，但关系不 同： 发电机： （ ） 电动机： （ ） a a aRa U = E − I Ea > Ua a a aRa U = E + I Ea < Ua