電機(jī)學(xué)_直流電機(jī)部分1

1、電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)許許 加加 柱柱湖湖 南南 大大 學(xué)學(xué)第二章第二章 直流電機(jī)直流電機(jī)概述概述1直流電機(jī)的電樞繞組直流電機(jī)的電樞繞組2直流電機(jī)的磁場(chǎng)直流電機(jī)的磁場(chǎng)3直流發(fā)電機(jī)的基本特性直流發(fā)電機(jī)的基本特性4直流電動(dòng)機(jī)的基本特性直流電動(dòng)機(jī)的基本特性5直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)62.1 概述概述伺服伺服測(cè)速測(cè)速電源電源勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁機(jī) 直流電機(jī)的用途2.1 概述概述電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的分類： 1、“直直”傳動(dòng)裝置 最早應(yīng)用，直流供電、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。特點(diǎn)：（1）直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，其調(diào)速方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)經(jīng)濟(jì)；（2）直流供電，網(wǎng)壓不高，限制機(jī)車功率的提高，不適于鐵路干線大功

2、率機(jī)車。應(yīng)用：礦山、地鐵電動(dòng)車組等。（城市無(wú)軌電車亦之）UCRDRDMM.MMDD.“直直-直直”傳動(dòng)裝置示意圖傳動(dòng)裝置示意圖 2.1 概述概述電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的分類： 2、“交直”傳動(dòng)裝置交流供電，經(jīng)整流，直流（脈流）串勵(lì)電機(jī)傳動(dòng)。特點(diǎn)：交流高壓供電（25kV單相工頻）（1）接觸網(wǎng)用材、線路損耗； （2）利于提高機(jī)車功率（無(wú)“直直”傳動(dòng)網(wǎng)壓與電機(jī)端壓間的制約）（3）可控硅多段橋整流改善機(jī)車功率系數(shù)。應(yīng)用：鐵路干線大功率機(jī)車。“交交-直直” 裝置傳動(dòng)示意圖裝置傳動(dòng)示意圖 abMudcx1T3D3T1D1T2D2T4D4.T5T6.x2iTu12.1 概述概述電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的分類： 3、 “交

3、直交”傳動(dòng)裝置 交流供電，經(jīng)整流再逆變成交流，三相電機(jī)傳動(dòng)。特點(diǎn)：（1）交流電機(jī)優(yōu)點(diǎn)(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、體積小、重量輕、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn))；（2）可用功率（電機(jī)無(wú)整流子對(duì)功率的限制);（3）交流電機(jī)性能（動(dòng)力指標(biāo)良好、牽引性能優(yōu)越功率系數(shù)、通訊干擾、電機(jī)維修量）。應(yīng)用：重載、高速。注：目前多采用一臺(tái)逆變器并聯(lián)24臺(tái)電機(jī)（圖中是帶一臺(tái)）。DDDD=3=3=3=3UCZL.NT“交交-直直-交交”傳動(dòng)裝置示意圖傳動(dòng)裝置示意圖2.1 概述概述電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的分類： 3、 “交直交”傳動(dòng)裝置 2.1 概述概述DDDD.BP3333TUC電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的分類： 4、“交交”傳動(dòng)裝置 沒(méi)有中間直流環(huán)節(jié)的

4、交流變頻傳動(dòng)。5、“直交”傳動(dòng)裝置 直流供電，轉(zhuǎn)變成三相交流變頻傳動(dòng)。（目前，地鐵廣泛采用） UC=3=3DDDD.N“交交- -交交”傳動(dòng)裝置示意圖傳動(dòng)裝置示意圖 “直直- -交交”傳動(dòng)裝置示意圖傳動(dòng)裝置示意圖 2.1 概述概述 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)模型直流電機(jī)模型直流電機(jī)的工作原理磁場(chǎng)方向規(guī)定磁場(chǎng)方向規(guī)定NS從電樞進(jìn)入磁極的磁通方向?yàn)檎较驈碾姌羞M(jìn)入磁極的磁通方向?yàn)檎较?N極下的磁通方向?yàn)樨?fù)極下的磁通方向?yàn)樨?fù) S極下的磁通方向?yàn)檎龢O下的磁通方向?yàn)檎?直流電機(jī)的工作原理磁場(chǎng)分布磁場(chǎng)分布NSOSNB直流電機(jī)的工作原理AbEabE發(fā)電機(jī)原理發(fā)電機(jī)原理lvBetOAb23OtABE直流電機(jī)

5、的工作原理發(fā)電機(jī)運(yùn)行的機(jī)電總結(jié)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的機(jī)電總結(jié)電樞繞組內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)和電流是交流電電樞繞組內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)和電流是交流電電刷間的電動(dòng)勢(shì)和電流是直流電電刷間的電動(dòng)勢(shì)和電流是直流電電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電樞轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電樞轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，是制動(dòng)性質(zhì)是制動(dòng)性質(zhì)直流電機(jī)的工作原理 電動(dòng)機(jī)工作原理：電動(dòng)機(jī)工作原理：在直流電動(dòng)機(jī)中，外加電壓并非直接加于線圈，而是通過(guò)電刷和換向器再加到線圈上的。所以，導(dǎo)體中的電流將隨其所處磁極極性的改變而同時(shí)改變其方向，從而使電磁轉(zhuǎn)矩的方向始終保持不變。liBF電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速方向電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速方向相同，是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的相同，是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的直流電機(jī)的工作原理發(fā)電機(jī)慣

6、例和電動(dòng)機(jī)慣例發(fā)電機(jī)慣例和電動(dòng)機(jī)慣例直流電機(jī)的主要部件直流電機(jī)直流電機(jī)定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子機(jī)座機(jī)座換向極換向極主磁極主磁極電刷裝置電刷裝置電樞鐵心電樞鐵心軸承軸承換向器換向器風(fēng)扇風(fēng)扇 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸電樞繞組電樞繞組主要由定子、轉(zhuǎn)子兩部分組成主要由定子、轉(zhuǎn)子兩部分組成直流電機(jī)的主要部件直流電機(jī)的主要部件1. 主磁極與換向極主磁極與換向極直流電機(jī)的主要部件2. 機(jī)座機(jī)座直流電機(jī)的主要部件3. 電樞鐵心電樞鐵心直流電機(jī)的主要部件4. 電樞繞組電樞繞組直流電機(jī)的主要部件5. 換向器換向器直流電機(jī)的主要部件6.直流電機(jī)電樞直流電機(jī)電樞直流電機(jī)的主要部件7.電刷裝置電刷裝置直流電機(jī)的額定值電機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)

7、而確定的正常運(yùn)行電機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)而確定的正常運(yùn)行狀況稱為額定運(yùn)行工況狀況稱為額定運(yùn)行工況.表征額定運(yùn)行工況的物理量稱為電機(jī)的額定值表征額定運(yùn)行工況的物理量稱為電機(jī)的額定值額定功率：額定功率：PN額定電壓：額定電壓：UN額定電流：額定電流：IN額定轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速：nN額定效率：額定效率：N額定轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)矩：TN直流電機(jī)的額定值電機(jī)的額定功率定義為電機(jī)的額定輸出功率電機(jī)的額定功率定義為電機(jī)的額定輸出功率1.對(duì)于發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)是其電端口輸出的電功率對(duì)于發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)是其電端口輸出的電功率.NNNIUp2.對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)是其轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)是其轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率.NNNNIUp

8、直流電機(jī)的額定值額定值是客觀評(píng)價(jià)和選擇電機(jī)的基本依據(jù)，額定值是客觀評(píng)價(jià)和選擇電機(jī)的基本依據(jù)，一般來(lái)說(shuō)都應(yīng)該讓電機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)一般來(lái)說(shuō)都應(yīng)該讓電機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)過(guò)載運(yùn)行導(dǎo)致電機(jī)過(guò)熱，加速絕緣老化，過(guò)載運(yùn)行導(dǎo)致電機(jī)過(guò)熱，加速絕緣老化，降低使用壽命甚至燒毀電機(jī)降低使用壽命甚至燒毀電機(jī)輕載運(yùn)行電機(jī)效率降低，浪費(fèi)電機(jī)容量輕載運(yùn)行電機(jī)效率降低，浪費(fèi)電機(jī)容量總之，額定運(yùn)行是電機(jī)最經(jīng)濟(jì)、安全以及總體最佳總之，額定運(yùn)行是電機(jī)最經(jīng)濟(jì)、安全以及總體最佳的運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)直流電機(jī)的額定值例例2.1 2.1 已知一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)已知一臺(tái)直流發(fā)電機(jī):P:PN N=180kW,U=180kW,UN N=230V,=230

9、V,N N=89.5%,=89.5%,求輸入額定功率和額定電流。求輸入額定功率和額定電流。例例2.2 2.2 已知一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)已知一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī):P:PN N=100kW,U=100kW,UN N=220V,=220V,N N=89%,=89%,求輸入額定功率和額定電流。求輸入額定功率和額定電流。2.2 直流電機(jī)的電樞繞組1.電樞繞組的基本特點(diǎn)電樞繞組的基本特點(diǎn)（1 1）產(chǎn)生盡可能大的電動(dòng)勢(shì)，并有良好的波形）產(chǎn)生盡可能大的電動(dòng)勢(shì)，并有良好的波形（2 2）能通過(guò)足夠大的電流，以產(chǎn)生并承受所需的）能通過(guò)足夠大的電流，以產(chǎn)生并承受所需的電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩（3 3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接可靠）

10、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接可靠（4 4）便于維護(hù)和檢修）便于維護(hù)和檢修（5 5）對(duì)直流電機(jī)來(lái)說(shuō)，應(yīng)保證換向良好）對(duì)直流電機(jī)來(lái)說(shuō)，應(yīng)保證換向良好2.2 直流電機(jī)的電樞繞組2.電樞繞組的分類電樞繞組的分類電樞繞組電樞繞組疊繞組疊繞組波繞組波繞組蛙繞組蛙繞組單疊繞組單疊繞組復(fù)疊繞組復(fù)疊繞組單波繞組單波繞組復(fù)波繞組復(fù)波繞組2.2 直流電機(jī)的電樞繞組2.電樞繞組的分類電樞繞組的分類2.2 直流電機(jī)的電樞繞組3.電樞繞組的幾個(gè)基本概念電樞繞組的幾個(gè)基本概念（1 1）繞組元件（線圈）繞組元件（線圈）2.2 直流電機(jī)的電樞繞組（2 2）元件邊）元件邊2.2 直流電機(jī)的電樞繞組（3 3）端接）端接利用漸開(kāi)線的每一點(diǎn)的空間坐

11、標(biāo)準(zhǔn)確描述端部。漸開(kāi)線的每點(diǎn)切線與線棒間的電動(dòng)力垂直，其機(jī)械性能好，同時(shí)漸開(kāi)線端部組成的籃式線圈軸向長(zhǎng)度短、抗短路力矩和沖擊力強(qiáng)。2.2 直流電機(jī)的電樞繞組（3 3）端接）端接2.2 直流電機(jī)的電樞繞組（4 4）虛槽）虛槽在槽數(shù)一定的情況下，為了增加元件數(shù)，通常每個(gè)槽的上在槽數(shù)一定的情況下，為了增加元件數(shù)，通常每個(gè)槽的上下層放多個(gè)元件邊。從而引進(jìn)了虛槽的概念。下層放多個(gè)元件邊。從而引進(jìn)了虛槽的概念。uZZi2.2 直流電機(jī)的電樞繞組（5 5）虛槽數(shù)、換向片數(shù)以及元件數(shù)的數(shù)量關(guān)系）虛槽數(shù)、換向片數(shù)以及元件數(shù)的數(shù)量關(guān)系iZKS每個(gè)元件有兩個(gè)元件邊，每個(gè)換向片與兩個(gè)元件邊相連，每個(gè)元件有兩個(gè)元件邊，

12、每個(gè)換向片與兩個(gè)元件邊相連，每個(gè)虛槽有上、下兩層放置元件邊。每個(gè)虛槽有上、下兩層放置元件邊。2.2 直流電機(jī)的電樞繞組（6 6）幾種節(jié)距）幾種節(jié)距第一節(jié)距第一節(jié)距1y每個(gè)元件的兩個(gè)元件邊在每個(gè)元件的兩個(gè)元件邊在電樞表面的跨距，以虛槽電樞表面的跨距，以虛槽數(shù)來(lái)表示。為了使元件中數(shù)來(lái)表示。為了使元件中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)最大，y1應(yīng)應(yīng)接近一個(gè)接近一個(gè)極距極距。415y12.2 直流電機(jī)的電樞繞組極距是指每個(gè)主磁極在電樞表面所占據(jù)的距離或者相鄰主極間極距是指每個(gè)主磁極在電樞表面所占據(jù)的距離或者相鄰主極間的距離，一般用所跨弧長(zhǎng)或該弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的槽數(shù)來(lái)表示。的距離，一般用所跨弧長(zhǎng)或該弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的槽數(shù)

13、來(lái)表示。2pZ2pDia/或整數(shù)2p2pZ Zy yi i1 1/當(dāng)當(dāng)y1=y1=時(shí)，稱為整距元件時(shí)，稱為整距元件 ；當(dāng)；當(dāng)y1y1y1時(shí)時(shí), ,稱為長(zhǎng)距元件稱為長(zhǎng)距元件2.2 直流電機(jī)的電樞繞組第二節(jié)距第二節(jié)距2 2y y同一片換向片相連的兩同一片換向片相連的兩個(gè)元件中的第一個(gè)元件個(gè)元件中的第一個(gè)元件的下元件邊到第二個(gè)元的下元件邊到第二個(gè)元件的上元件邊在電樞表件的上元件邊在電樞表面的跨距，用虛槽數(shù)來(lái)面的跨距，用虛槽數(shù)來(lái)表示表示2.2 直流電機(jī)的電樞繞組合成節(jié)距合成節(jié)距y y相串聯(lián)的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊在電樞表面的跨距換向器節(jié)距換向器節(jié)距k ky y與每個(gè)元件相聯(lián)的兩個(gè)換向片表面的跨距，用換向片數(shù)表

14、示k ky yy y2 21 1y yy yy y2.2 直流電機(jī)的電樞繞組4.單疊繞組單疊繞組疊：疊：兩個(gè)相鄰聯(lián)接的元兩個(gè)相鄰聯(lián)接的元件，件， 后一元件的端部緊后一元件的端部緊迭在前一元件的端部。迭在前一元件的端部。單：?jiǎn)危菏啄┒讼嗦?lián)的兩換首末端相聯(lián)的兩換向片相隔一個(gè)換向片的向片相隔一個(gè)換向片的寬度。寬度。y=yy=yk k=1=12.2 直流電機(jī)的電樞繞組實(shí)例：實(shí)例： 2p4， Zi=ZSK16 要求繞制右行單疊繞組要求繞制右行單疊繞組單疊右行：?jiǎn)委B右行：整距：整距：4 44 416162p2pZ Zy yi i1 1第二節(jié)距：第二節(jié)距：- -3 3y yy yy y1 12 21 1y

15、yy yk k計(jì)算數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)y和和y1畫(huà)繞組連接表畫(huà)繞組連接表畫(huà)繞組展開(kāi)圖畫(huà)繞組展開(kāi)圖放置磁極電刷放置磁極電刷2.2 直流電機(jī)的電樞繞組編號(hào)及連線規(guī)則編號(hào)及連線規(guī)則1.1.元件編號(hào)與槽編號(hào)相同，上元件邊直接用槽號(hào)表示，元件編號(hào)與槽編號(hào)相同，上元件邊直接用槽號(hào)表示，下元件邊用所在槽號(hào)加撇號(hào)表示。下元件邊用所在槽號(hào)加撇號(hào)表示。2. 2. 上元件邊與下元件邊之間用實(shí)線連接，兩元件同上元件邊與下元件邊之間用實(shí)線連接，兩元件同過(guò)換向器串聯(lián)用虛線表示。過(guò)換向器串聯(lián)用虛線表示。2.2 直流電機(jī)的電樞繞組繞組連接表繞組連接表15263712.2 直流電機(jī)的電樞繞組繞組展開(kāi)圖繞組展開(kāi)圖112345678910

16、1112131416152345678910111213141615槽展開(kāi)槽展開(kāi)繞組放置繞組放置安放磁極、電刷安放磁極、電刷NSNS+2.2 直流電機(jī)的電樞繞組1123456789101112131416152345678910111213141615NSNS+一個(gè)換向片連接一個(gè)元件的上邊和另一個(gè)元件的下邊，一個(gè)換向片連接一個(gè)元件的上邊和另一個(gè)元件的下邊，其編號(hào)和上邊所在的元件號(hào)相同其編號(hào)和上邊所在的元件號(hào)相同2.2 直流電機(jī)的電樞繞組繞組電路圖繞組電路圖2.2 直流電機(jī)的電樞繞組電刷的放置電刷的放置電刷放置的原則：電刷放置的原則：電刷短路的電刷短路的元件的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)該為零。元件的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

17、應(yīng)該為零。電刷放置的位置：電刷放置的位置：換向器上的換向器上的幾何中心線（主極軸線）。幾何中心線（主極軸線）。電刷的個(gè)數(shù)：電刷的個(gè)數(shù)：2p。2.2 直流電機(jī)的電樞繞組電刷的放置電刷的放置2.2 直流電機(jī)的電樞繞組繞組的并聯(lián)支路繞組的并聯(lián)支路2p2p2a2a2.2 直流電機(jī)的電樞繞組單疊繞組的特點(diǎn)單疊繞組的特點(diǎn)v 元件的兩個(gè)出線端連接于相鄰兩個(gè)換向片上v 并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)， 2a=2pv 整個(gè)電樞繞組的閉合回路中， 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的總和為零， 繞組內(nèi)部無(wú)環(huán)流v 每條支路由不相同的電刷引出， 電刷不能少， 電刷數(shù)等于磁極數(shù)v 正負(fù)電刷引出的電動(dòng)勢(shì)即為每一支路的電動(dòng)勢(shì)， 電樞電壓等于支路電壓v 由正

18、負(fù)電刷引出的電樞電流Ia為各支路電流之和。2.2 直流電機(jī)的電樞繞組5.單波繞組單波繞組單疊繞組將每一個(gè)主極下的元件串成單疊繞組將每一個(gè)主極下的元件串成一條支路；單波繞組則是將所有相同一條支路；單波繞組則是將所有相同極性下的元件串成一條支路。極性下的元件串成一條支路。相鄰兩串聯(lián)的元件間的距離約為兩個(gè)極距，從而形成如圖的波相鄰兩串聯(lián)的元件間的距離約為兩個(gè)極距，從而形成如圖的波浪形構(gòu)型，稱為波繞組，若將所有相同極下的元件串聯(lián)后，回浪形構(gòu)型，稱為波繞組，若將所有相同極下的元件串聯(lián)后，回到原來(lái)的那個(gè)出發(fā)換向片相鄰的換向片上，則稱為單波繞組。到原來(lái)的那個(gè)出發(fā)換向片相鄰的換向片上，則稱為單波繞組。2.2

19、直流電機(jī)的電樞繞組1 1y y2 22 2y y2.2 直流電機(jī)的電樞繞組1Kpyk換向器節(jié)距與換向片的關(guān)系換向器節(jié)距與換向片的關(guān)系整數(shù)2 21 1i ik ky yy yp p1 1Z Zp p1 1K Ky yy y2.2 直流電機(jī)的電樞繞組實(shí)例：實(shí)例： 2p4， Zi=ZSK15 要求繞制左行單波繞組要求繞制左行單波繞組計(jì)算數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)y和和y1畫(huà)繞組展開(kāi)圖畫(huà)繞組展開(kāi)圖安放電刷和磁極安放電刷和磁極34341521 pzy721151 pKyyk43712 yyy2.2 直流電機(jī)的電樞繞組繞組連接表繞組連接表2.2 直流電機(jī)的電樞繞組3345678911101213/p>

20、91011 1213 14 1512NSSN槽展開(kāi)槽展開(kāi)繞組放置繞組放置安放磁極、電刷安放磁極、電刷繞組展開(kāi)圖繞組展開(kāi)圖2.2 直流電機(jī)的電樞繞組繞組電路圖繞組電路圖2.2 直流電機(jī)的電樞繞組單波繞組的特點(diǎn)單波繞組的特點(diǎn)v同極性下各元件串聯(lián)起來(lái)組成一條支路， 支路對(duì)數(shù)a1， 與磁極對(duì)數(shù)p無(wú)關(guān)v當(dāng)元件的幾何尺寸對(duì)稱時(shí)，電刷在換向器表面上的位置對(duì)準(zhǔn)主磁極中心線，支路電動(dòng)勢(shì)最大v電刷組數(shù)應(yīng)等于極數(shù)（采用全額電刷）v電樞電流 Ia2ia2.2 直流電機(jī)的電樞繞組單疊繞組與單波繞組的比較單疊繞組與單波繞組的比較單疊繞組單疊繞組單波繞組單波繞組繞制原則繞制原則同一主極串聯(lián)同一主極串聯(lián)同一極性串聯(lián)同一極性串

21、聯(lián)并聯(lián)支路并聯(lián)支路2p2支路電流支路電流 Ia/2pIa/2第一節(jié)距第一節(jié)距y1短距短距短距短距合成節(jié)距合成節(jié)距y1(k1)/p2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)直流電機(jī)磁場(chǎng)的來(lái)源直流電機(jī)磁場(chǎng)的來(lái)源（1 1）永磁體磁場(chǎng)：永磁電機(jī)）永磁體磁場(chǎng)：永磁電機(jī)( (在微電機(jī)中在微電機(jī)中使用使用) )（2 2）電磁鐵磁場(chǎng)，由套在主極鐵心上的勵(lì)）電磁鐵磁場(chǎng)，由套在主極鐵心上的勵(lì)磁繞組通入電流產(chǎn)生：電勵(lì)磁電機(jī)磁繞組通入電流產(chǎn)生：電勵(lì)磁電機(jī)2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)1.直流電機(jī)按勵(lì)磁方式分類直流電機(jī)按勵(lì)磁方式分類勵(lì)磁方式指勵(lì)磁繞組的供電方式勵(lì)磁方式指勵(lì)磁繞組的供電方式2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)2.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)直流電機(jī)的空載磁

22、場(chǎng)空載：電樞電流為零時(shí)，即為空載，空載空載：電樞電流為零時(shí)，即為空載，空載時(shí)，磁場(chǎng)僅由勵(lì)磁電流建立。時(shí)，磁場(chǎng)僅由勵(lì)磁電流建立。2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)磁通與磁動(dòng)勢(shì)磁通與磁動(dòng)勢(shì)主磁通：經(jīng)過(guò)氣隙與主磁通：經(jīng)過(guò)氣隙與電樞繞組交鏈的那部電樞繞組交鏈的那部分磁通。分磁通。漏磁通：不經(jīng)過(guò)氣隙漏磁通：不經(jīng)過(guò)氣隙與電樞繞組交鏈的那與電樞繞組交鏈的那部分磁通。部分磁通。0 00 00 00 0m mk k1 1)/(2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)f ff f0 0N N2 2I Id dl lH HF F磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)典型的磁路結(jié)構(gòu)典型的磁路結(jié)構(gòu)典型磁路由典型磁路由兩段氣隙、兩個(gè)電樞齒、兩個(gè)主極、一兩

23、段氣隙、兩個(gè)電樞齒、兩個(gè)主極、一個(gè)定子軛、一個(gè)轉(zhuǎn)子軛個(gè)定子軛、一個(gè)轉(zhuǎn)子軛組成組成2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)氣隙中主磁場(chǎng)的分布?xì)庀吨兄鞔艌?chǎng)的分布)(/)(x xF Fx xB B0 00 0 氣隙磁密在一個(gè)主極下的分布不均勻，氣隙磁密在一個(gè)主極下的分布不均勻，通常為一平頂波。通常為一平頂波。2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)磁化曲線磁化曲線直流電機(jī)的磁化曲線是指直流電機(jī)的磁化曲線是指電機(jī)的主磁通與勵(lì)磁磁動(dòng)電機(jī)的主磁通與勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的關(guān)系曲線。勢(shì)的關(guān)系曲線。2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)磁化曲線磁化曲線1）氣隙線）氣隙線2）飽和系數(shù)）飽和系數(shù)/F FF F1 1F FF Fk kF Fe e 0 03 35 51 11 1

24、1 1k k.2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)直流電機(jī)磁化曲線的幾種變形直流電機(jī)磁化曲線的幾種變形)()()(0 0f f0 0f fF Ff fU UI If fI If fU U2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)2.直流電機(jī)的電樞磁場(chǎng)直流電機(jī)的電樞磁場(chǎng)當(dāng)電機(jī)有負(fù)載時(shí)，電樞繞組中有電流流過(guò)，當(dāng)電機(jī)有負(fù)載時(shí)，電樞繞組中有電流流過(guò)，該電流也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，稱為電樞磁場(chǎng)。該電流也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，稱為電樞磁場(chǎng)?？梢苑譃殡娝⒎旁趲缀沃行木€上和偏移幾何可以分為電刷放在幾何中心線上和偏移幾何中心線兩種情況分析。中心線兩種情況分析。2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng) 電刷放在幾何中心線上電刷放在幾何中心線上2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)電樞磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中的

25、分布電樞磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中的分布)/()(極A AA Ax xx xD Di iN ND Di i2 2x xN N2 21 1x xF Fa aa aa aa aa aa aa aa aa aa aD Di iN NA A稱為電機(jī)的線負(fù)荷，指沿電樞表稱為電機(jī)的線負(fù)荷，指沿電樞表面單位長(zhǎng)度上的安培導(dǎo)體數(shù)面單位長(zhǎng)度上的安培導(dǎo)體數(shù)2 2A AF Fa a/2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線方向電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線方向當(dāng)電刷放在幾何中性線上時(shí)，當(dāng)電刷放在幾何中性線上時(shí)，電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線也位于幾電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線也位于幾何中性線上，與主極的軸線何中性線上，與主極的軸線正交，稱為正交，稱為交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)交軸電

26、樞磁動(dòng)勢(shì)。2 2A AF FF Fa aa aq q/2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)電樞磁密的分布電樞磁密的分布)(/)()()()(x xA Ax xx xx xF Fx xH Hx xB B0 0a a0 0a a0 0a a2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng) 電刷不在幾何中心線上電刷不在幾何中心線上2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)1 1）把電樞磁動(dòng)勢(shì)分為兩部分討論）把電樞磁動(dòng)勢(shì)分為兩部分討論2 2） 部分內(nèi)的導(dǎo)體，電流產(chǎn)生與電刷在幾何中部分內(nèi)的導(dǎo)體，電流產(chǎn)生與電刷在幾何中性線上時(shí)相同性質(zhì)的磁動(dòng)勢(shì)，是交軸性質(zhì)的，其大小性線上時(shí)相同性質(zhì)的磁動(dòng)勢(shì)，是交軸性質(zhì)的，其大小為為3 3） 范圍內(nèi)的導(dǎo)體，電流產(chǎn)生與電刷在幾何中性范圍

27、內(nèi)的導(dǎo)體，電流產(chǎn)生與電刷在幾何中性線上時(shí)相同性質(zhì)的磁動(dòng)勢(shì)，是交軸性質(zhì)的，其大小為線上時(shí)相同性質(zhì)的磁動(dòng)勢(shì)，是交軸性質(zhì)的，其大小為)(b b2 2A AF Fa aq qAbAbF Faqaq2b2b- -2b2b2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)電樞磁動(dòng)勢(shì)波形電樞磁動(dòng)勢(shì)波形2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)3.電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)1）當(dāng)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，電樞磁場(chǎng)對(duì)空載磁場(chǎng)（勵(lì)）當(dāng)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，電樞磁場(chǎng)對(duì)空載磁場(chǎng)（勵(lì)磁磁場(chǎng)）的作用叫做電樞反應(yīng)磁磁場(chǎng)）的作用叫做電樞反應(yīng)2）根據(jù)電樞磁場(chǎng)性質(zhì)的不同，電樞反應(yīng)可以分為）根據(jù)電樞磁場(chǎng)性質(zhì)的不同，電樞反應(yīng)可以分為交軸電樞反應(yīng)和直軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)和直軸電樞反應(yīng)3）負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁場(chǎng)是

28、由空載磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)共）負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁場(chǎng)是由空載磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)共同建立的同建立的2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)交軸電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響交軸電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響1 1）物理中性線偏移幾何中性線，對(duì)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，順電樞旋）物理中性線偏移幾何中性線，對(duì)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，順電樞旋轉(zhuǎn)的方向，電動(dòng)機(jī)則逆電樞旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)的方向，電動(dòng)機(jī)則逆電樞旋轉(zhuǎn)的方向2 2）不計(jì)飽和時(shí)，每個(gè)主極下的磁場(chǎng)，一半被消弱，一半被）不計(jì)飽和時(shí)，每個(gè)主極下的磁場(chǎng)，一半被消弱，一半被加強(qiáng)，總的磁通不變加強(qiáng)，總的磁通不變3 3）考慮飽和時(shí)，加強(qiáng)的那部分磁通比消弱的少，因此總磁）考慮飽和時(shí)，加強(qiáng)的那部

29、分磁通比消弱的少，因此總磁通減少通減少4 4）交軸電樞反應(yīng)不僅使氣隙磁場(chǎng)畸變，而且還有去磁作用）交軸電樞反應(yīng)不僅使氣隙磁場(chǎng)畸變，而且還有去磁作用2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)直軸電樞反應(yīng)直軸電樞反應(yīng)1 1）直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線與主極軸線重合，因此直）直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線與主極軸線重合，因此直軸電樞反應(yīng)只影響每極磁通的大小。軸電樞反應(yīng)只影響每極磁通的大小。2 2）以發(fā)電機(jī)為例，當(dāng)電刷順電樞旋轉(zhuǎn)的方向偏移時(shí)，）以發(fā)電機(jī)為例，當(dāng)電刷順電樞旋轉(zhuǎn)的方向偏移時(shí)，電樞磁場(chǎng)與勵(lì)磁磁場(chǎng)方向相反，起去磁作用電樞磁場(chǎng)與勵(lì)磁磁場(chǎng)方向相反，起去磁作用3 3）當(dāng)電刷逆電樞旋轉(zhuǎn)的方向偏移時(shí)，電樞磁場(chǎng)與勵(lì)）當(dāng)電刷逆電樞旋轉(zhuǎn)的方向偏移

30、時(shí)，電樞磁場(chǎng)與勵(lì)磁磁場(chǎng)方向相同，起助磁作用磁磁場(chǎng)方向相同，起助磁作用4 4）電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，情況與發(fā)電機(jī)相反）電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，情況與發(fā)電機(jī)相反2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)4.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩假設(shè)繞組為整距，電刷在幾何中性線上，假設(shè)繞組為整距，電刷在幾何中性線上，NaNa為為電樞導(dǎo)體總數(shù)，則每條支路串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)為電樞導(dǎo)體總數(shù)，則每條支路串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)為Na/2aNa/2a。那么第那么第k k根串聯(lián)導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為根串聯(lián)導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為lvlvx xB Be ek k)(2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)支路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)支路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2 2a aN N1 1k k2 2a aN N1 1k kk ka aa ax xB Bl lv ve eE E/)(2a2aN NB Bx xB Ba aavav2a2aN N