直流電機(jī)磁場、方程

1、中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)13.3 空載和負(fù)載時直流電機(jī)的磁場空載和負(fù)載時直流電機(jī)的磁場3.4 直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩3.5 直流電機(jī)的基本方程直流電機(jī)的基本方程中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)23.3 空載和負(fù)載時直流電機(jī)的磁場空載和負(fù)載時直流電機(jī)的磁場 為什么要研究電機(jī)內(nèi)的磁場為什么要研究電機(jī)內(nèi)的磁場 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介 思路思路 空載時的磁場空載時的磁場 負(fù)載時的磁場負(fù)載時的磁場中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)3一一 、空載時直流電、空載時直流電機(jī)的磁場機(jī)的磁場 空載運(yùn)行空載運(yùn)行:Ia0 空載時的磁場空載時的磁場: 磁動勢磁動勢 主磁通主磁通主磁場主磁場 漏磁通漏磁通

2、 磁場分布磁場分布: 極靴下極靴下 極靴范圍以外極靴范圍以外 幾何中性線處幾何中性線處繞組元件位繞組元件位于氣隙處于氣隙處中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)4二二 、負(fù)載時的電樞磁動、負(fù)載時的電樞磁動勢和電樞反應(yīng)勢和電樞反應(yīng) 電樞反應(yīng)電樞反應(yīng): 負(fù)載時磁動勢負(fù)載時磁動勢=主極主極+電樞電樞 理想電樞理想電樞:電樞表面光滑電樞表面光滑,繞組為整距繞組為整距,構(gòu)成繞構(gòu)成繞組元件的導(dǎo)體均勻分布在電樞表面組元件的導(dǎo)體均勻分布在電樞表面. 討論順序討論順序1、電刷位于幾何中性線時的交軸電樞磁動勢和交軸、電刷位于幾何中性線時的交軸電樞磁動勢和交軸電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)2、電刷偏離幾何中性線時的直軸電樞磁動勢和直軸、電刷偏離幾何

3、中性線時的直軸電樞磁動勢和直軸電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)Ia0中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)51、交軸電樞磁動勢和交軸電樞反應(yīng) 電刷位于幾何中性線時的電電刷位于幾何中性線時的電樞磁動勢樞磁動勢. 磁場分布磁場分布 直軸直軸 交軸交軸 交軸磁動勢交軸磁動勢 電樞磁動勢的空間分布電樞磁動勢的空間分布 展開展開, 確定原點(diǎn)確定原點(diǎn)中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)61、交軸電樞磁動勢和交軸電樞反應(yīng) 電樞磁動勢的空間分布電樞磁動勢的空間分布, 導(dǎo)體中電流導(dǎo)體中電流ia，總導(dǎo)體數(shù)，總導(dǎo)體數(shù)Za x處處, 沿磁力線選擇閉合回路沿磁力線選擇閉合回路 磁動勢分布磁動勢分布: 電樞旋轉(zhuǎn)時同樣適用電樞旋轉(zhuǎn)時同樣適用22 - )(2Axx：fx：Aa氣

4、隙磁動勢作用在磁路上的磁動勢時三角形2 2xAFaqDiZ：Aaa單位長度安培導(dǎo)體數(shù)不計不計鐵心鐵心磁位磁位降降中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)71、交軸電樞磁動勢和交軸電樞反應(yīng) 氣隙磁場氣隙磁場 極靴下極靴下 極間極間 馬鞍形馬鞍形)()()(0 xxfxbaaBHlF中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)81、交軸電樞磁動勢和交軸電樞反應(yīng) 合成磁場的求取合成磁場的求取 例圖例圖:電動機(jī)電動機(jī),順時針旋轉(zhuǎn)順時針旋轉(zhuǎn) 主磁場主磁場 電樞磁動勢分布電樞磁動勢分布,磁場磁場 磁場疊加磁場疊加.電流方向電流方向中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)91、交軸電樞磁動勢和交軸電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)作用：半個極下為增磁，半個極下為去磁的作用電樞反應(yīng)作用：半個極下

5、為增磁，半個極下為去磁的作用1 1）引起氣隙磁場畸變，使電樞表面磁密等于零的位置（物理中）引起氣隙磁場畸變，使電樞表面磁密等于零的位置（物理中性線）偏離幾何中性線，性線）偏離幾何中性線，2 2）不計飽和時，交軸電樞反應(yīng)（總）既無增磁、亦無去磁作用）不計飽和時，交軸電樞反應(yīng)（總）既無增磁、亦無去磁作用 計及飽和時，交軸電樞反應(yīng)（總）具有一定的去磁作用。計及飽和時，交軸電樞反應(yīng)（總）具有一定的去磁作用。增磁增磁去磁去磁中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)10每極磁通 ldx(x)bddxl 22dx(x)bldx中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)112.電刷偏離幾何中性線時的直軸電樞磁動勢和直軸電樞反應(yīng) 直軸分量直接作用于直軸分量

6、直接作用于F F0 0方向方向, ,起直接的增磁或起直接的增磁或去磁作用去磁作用, ,對主極磁場影響較大對主極磁場影響較大. .中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)123.4 直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩一、電樞繞組的感應(yīng)電動勢一、電樞繞組的感應(yīng)電動勢 二二 、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)13一、電樞繞組的感應(yīng)電動勢一、電樞繞組的感應(yīng)電動勢 電樞繞組有電樞繞組有2a2a= =條支路條支路, ,每條支路元件相同每條支路元件相同每條支路所處磁場也對稱相同每條支路所處磁場也對稱相同每條支路的合成電動勢方向相同每條支路的合成電動勢方向相同, ,大小相同大小相同

7、電機(jī)感應(yīng)電動勢即為一條支路電動勢電機(jī)感應(yīng)電動勢即為一條支路電動勢ee前前后后前前后后中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)14 每根導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢為每根導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢為 一條支路串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)一條支路串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)z，則一條，則一條支路串聯(lián)導(dǎo)體的電動勢代數(shù)和支路串聯(lián)導(dǎo)體的電動勢代數(shù)和 lvzBlvzbzlvbEavzza11)(一、電樞繞組的感應(yīng)電動勢一、電樞繞組的感應(yīng)電動勢lvbenCEeapnDnv26060nlBpzpnlzBEavava)(602()260(每極磁通每極磁通平均磁通密度平均磁通密度常系數(shù)n中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)15二二 、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 一根導(dǎo)體的電磁轉(zhuǎn)矩一根導(dǎo)體的電磁轉(zhuǎn)矩

8、 一個極下導(dǎo)體合成電磁轉(zhuǎn)矩一個極下導(dǎo)體合成電磁轉(zhuǎn)矩 同名磁極下導(dǎo)體電流方向相同同名磁極下導(dǎo)體電流方向相同,磁極相同磁極相同,合成電磁轉(zhuǎn)矩方向、大小相同合成電磁轉(zhuǎn)矩方向、大小相同 異名磁極下導(dǎo)體電流方向相反異名磁極下導(dǎo)體電流方向相反,磁極相反磁極相反,合成電磁轉(zhuǎn)矩方向、大小也相同合成電磁轉(zhuǎn)矩方向、大小也相同 總電磁轉(zhuǎn)矩總電磁轉(zhuǎn)矩2DlibTazpTT1pepTT2TpTp中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)16二二 、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 每根導(dǎo)體的電磁轉(zhuǎn)矩為每根導(dǎo)體的電磁轉(zhuǎn)矩為 一個極下導(dǎo)體數(shù)一個極下導(dǎo)體數(shù)z，則一個極下，則一個極下導(dǎo)體的合成電磁轉(zhuǎn)矩導(dǎo)體的合成電磁轉(zhuǎn)矩 2DlibTaaTeIC

9、T22)(211DlizBDlizbzDlibTaavzazapaIiaa2aavaavpeIlBazppaIlpzBpTT)(22(2222每極磁通平均磁通密度常系數(shù)pD2Iaia中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)173.5 直流電機(jī)的基本方程直流電機(jī)的基本方程 一、他勵直流電動機(jī)電壓方程一、他勵直流電動機(jī)電壓方程特點(diǎn)：特點(diǎn)：I=Ia；電流方向；電流方向 電動勢與電流關(guān)系：電動勢與電流關(guān)系： 正方向的規(guī)定正方向的規(guī)定:電動機(jī)慣例電動機(jī)慣例 電壓方程電壓方程saaURIEU2aaaRIEUasaaIURIR2電樞總電阻反向電樞電樞電阻電阻電刷電刷壓降壓降中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)18二、并勵直流電機(jī)電壓方程 并勵直流

10、電機(jī)特點(diǎn)：并勵直流電機(jī)特點(diǎn)： 電樞電壓電樞電壓=勵磁電壓勵磁電壓 電流方程：電流方程： I=Ia+If 主回路電壓方程主回路電壓方程 串勵直流電機(jī)：串勵直流電機(jī)： 電樞電流電樞電流=電機(jī)電流電機(jī)電流=勵磁電流勵磁電流aaaRIEU中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)19三、他勵直流電動機(jī)的功率 輸入功率輸入功率 電磁功率電磁功率: 為電動機(jī)電動勢吸收的電功率為電動機(jī)電動勢吸收的電功率 總機(jī)械功率總機(jī)械功率Te: 為電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)出的機(jī)械功率為電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)出的機(jī)械功率 轉(zhuǎn)換功率轉(zhuǎn)換功率: 輸出功率輸出功率:aaaaaRIIEUIP21cua1PPIEPaaeeaaTIE02PPPe602nP P0 0：克服

11、機(jī)械摩擦、風(fēng)阻、鐵心損耗等所需的功率：克服機(jī)械摩擦、風(fēng)阻、鐵心損耗等所需的功率. .空載機(jī)械損耗空載機(jī)械損耗中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)20四、轉(zhuǎn)矩平衡 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向 判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)向判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)向 電磁轉(zhuǎn)矩的方向電磁轉(zhuǎn)矩的方向 驅(qū)動性質(zhì)驅(qū)動性質(zhì) （判斷磁極的極性）（判斷磁極的極性） 轉(zhuǎn)矩平衡轉(zhuǎn)矩平衡TeT2T0nv02TTTeeePT22PT00PT空載轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩中原工學(xué)院 電機(jī)學(xué)21五、直流電機(jī)的可逆性 電機(jī)的可逆性：電機(jī)的可逆性： 從原理上講，任何電機(jī)既可作從原理上講，任何電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)、亦作為電動機(jī)運(yùn)行。為發(fā)電機(jī)、亦作為電動機(jī)運(yùn)行。 電動機(jī)：電動機(jī)： 電動勢方向與電流方向相反電動勢方向與電流方向相反 電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相同電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相同 發(fā)電機(jī)時：發(fā)電機(jī)時： 電動勢方向與電流方向相同電動