《电机和电气控制技术》课程涉及的核心知识点主要围绕直流电机展开。直流电机是电力系统中广泛应用的设备，尤其在工业自动化、电力传动等领域扮演着重要角色。以下是对这些知识点的详细解析：
1. **电刷和换向器的作用**：
- 电刷和换向器是直流电机的关键组成部分，电刷的作用是保持与静止的外部电路连接，而换向器则负责在电枢绕组旋转时转换电流方向。通过它们，直流电源的电流可以转化为电枢绕组中的交流电流，从而产生恒定方向的电磁转矩，驱动电机转动，或反之将发电机产生的交流电动势转换为直流电压输出。
2. **直流电动机的工作原理**：
- 当直流电动机的电枢绕组接入电源时，依据电磁力定律，载流导体在磁场中受到力的作用，产生转矩，使得电枢逆时针方向旋转。电机旋转过程中，换向器和电刷确保电流方向始终与磁场作用力方向一致，维持电机稳定运行。
3. **直流电动机的励磁方式**：
- 励磁方式主要包括他励、并励、串励和复励四种。不同励磁方式决定了电机的性能特点，例如他励电机的励磁电流独立于电枢电流，而并励电机则是励磁绕组与电枢绕组并联供电。
4. **电磁转矩和电枢电动势的公式**：
- 电磁转矩T=CTφIa，其中CT是电机结构常数，φ是每极磁通，Ia是电枢电流，T是电磁转矩。
- 电枢电动势Ea=Ceφn，其中Ce是常数，φ是磁通，n是电机转速，Ea是电枢电动势。这两个公式揭示了电机转矩和电动势与电流、磁通、转速之间的关系。
5. **直流电动机电枢电动势的性质**：
- 直流电动机电枢电动势因其方向与电枢电流方向相反，故被称为反电动势。
6. **直流电动机的基本方程式**：
- U=Ea+IaRa，这表明电枢电压U等于电枢电动势Ea加上电枢电流Ia通过电枢电阻Ra产生的压降，反映了电机的能量转换关系。
7. **直流电动机的机械特性**：
- 机械特性描述的是电机在稳定运行时，转速n与电磁转矩T的关系。对于他励直流电机，其固有机械特性是在额定电压和磁通下，不接附加电阻时的特性。
8. **固有机械特性和人为机械特性**：
- 固有机械特性是电机在特定条件下（如额定电压、磁通）的自然表现，而人为机械特性则是通过调整电压、磁通或电枢回路电阻等参数得到的不同运行特性曲线。
9. **他励直流电动机的人为机械特性方程式**：
- 包括电枢回路串接电阻、改变电源电压、改变磁通三种情况下的特性方程，这些方程揭示了不同操作下电机转速与电磁转矩的变化规律。
10. **直流电动机的起动方式**：
- 全压起动不适合大容量电机，因为启动电流过大可能引起电网波动和换向器火花，对电机和电网都有损害。通常采用电枢串电阻的方式分阶段减小起动电流。
11. **电枢串电阻起动的物理过程**：
- 起动时，通过逐步减少电枢回路的起动电阻，电机的转速和电磁转矩逐渐增加，最终达到稳定的运行状态。
12. **直流电动机的反转方法**：
- 可以通过改变励磁电流方向或电枢电压极性实现反转，但实际应用中多采用改变电枢电压极性，操作简单且控制方便。
13. **电气制动方式**：
- 能耗制动、反接制动和发电回馈制动是常见的电气制动方法。其中，能耗制动是将电机电枢接到制动电阻上，通过消耗动能来实现制动，特点是电枢电压为零，电磁转矩与转速方向相反。
以上就是《电机和电气控制技术》课程中关于直流电机部分的主要知识点及其解析，这些内容对于理解和掌握直流电机的工作原理及控制技术至关重要。
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