直流電機的磁場電動勢及轉(zhuǎn)矩課件

電信與商務(wù)學院劉洪娥電機與拖動電信與商務(wù)學院劉洪娥電機與拖動11.4直流電機的磁場、電動勢及轉(zhuǎn)矩第1章直流電機的基本原理電機與拖動1.4直流電機的磁場、電動勢及轉(zhuǎn)矩第1章直流電機的基23本節(jié)主要內(nèi)容直流電機的磁場電樞繞組的感應電動勢電樞繞組的轉(zhuǎn)矩3本節(jié)主要內(nèi)容直流電機的磁場3一.直流電機的空載磁場

空載運行：就是直流電機不帶負載(即不輸出功率)時的運行狀態(tài)。

空載運行時，直流電動機的電樞電流很小，直流發(fā)電機的電樞電流為零，即電樞繞組不產(chǎn)生磁場。1、空載磁場：是指主磁極單獨產(chǎn)生的磁場,也稱為主磁。

2、空載磁化曲線：空載時，每極磁通Φ0與空載勵磁電流I0的關(guān)系。

1.4.1

直流電機的磁場一.直流電機的空載磁場1.4.1直流電機的磁場41.直流電機的空載磁場

空載運行：就是直流電機不帶負載(即不輸出功率)時的運行狀態(tài)。

空載磁場：是指主磁極單獨產(chǎn)生的磁場,也稱為主磁場。

直流電機鐵心空載磁化曲線1.4.1

直流電機的磁場直流電機空載磁場分布圖1.直流電機的空載磁場直流電機鐵心空載磁化曲線1.4.1直53、空載磁場氣隙磁密分布曲線：平頂波。4、幾何中線：相鄰兩磁極中間的中分線。5、物理中性線（面）：磁場為零的位置（線或面）。

空載氣隙磁密分布曲線

勵磁磁場（空載磁場）幾何中線NS物理中線1.4.1

直流電機的磁場3、空載磁場氣隙磁密分布曲線：平頂波?？蛰d氣隙磁密分布曲線6一個元件產(chǎn)生的磁勢，在氣隙中的分布波形二、直流電機負載磁場及電樞反應1、直流電機的負載磁場（電樞磁場）

一個元件產(chǎn)生的磁場在空間的分布為矩形波或方波。矩波或方波內(nèi)含有大量的諧波磁場，嚴重的影響其它設(shè)備的工作；采用繞組分布形式可以降低或消除影響。直流電機的電樞磁動勢在空間的分布是一個三角波。直流電機電樞磁勢的分布1.4.1

直流電機的磁場一個元件產(chǎn)生的磁勢，在氣隙中的分布波形二、直流電機負載磁場及72、直流電機的電樞反應

電樞反應：電樞磁勢對氣隙磁密分布的影響。直流電機為雙邊勵磁的電機。3、電樞反應的分析直流電機電樞反應的磁密分布NS物理中性線合成磁場（負載時的磁場）1.4.1

直流電機的磁場2、直流電機的電樞反應直流電機電樞反應的磁密分布NS物理合成84、電樞反應的結(jié)果①使氣隙磁場發(fā)生畸變。②氣隙磁場的畸變使物理中性線偏離幾何中性線。③磁路飽和時，有去磁作用。

1.4.1

直流電機的磁場4、電樞反應的結(jié)果1.4.1直流電機的磁場9NS直流電機的空載磁場，與電樞反應合成磁場對比。幾何中線NS勵磁磁場（空載磁場）物理中性線電樞磁場合成磁場（負載時的磁場）物理中性線1.4.1

直流電機的磁場NS直流電機的空載磁場，與電樞反應合成磁場對比。幾何NS10e→∑e→E1.4.2直流電機電樞繞組的感應電動勢電樞旋轉(zhuǎn)n磁場ΦBlR1.一根導體產(chǎn)生的平均電動勢(1)氣隙磁密的平均值(2)電樞導體切割氣隙磁密的線速度V

(3)一根導體感應電動勢的平均值2.電樞繞組總的導體數(shù)則一條并聯(lián)支路的串聯(lián)導體數(shù)為Bap=ΦlV=n2R60=n2p60eap=BaplV=lΦ

ln2p60N=2SNy

N

2ae→∑e→E1.4.2直流電機電樞繞組的感應電動勢電樞11Ea

=CeΦn單位：Wb單位：r/min(V)4.電動勢常數(shù)Ce5.方向：由Φ和n共同決定。Ce=

pN60a1.4.2直流電機電樞繞組的感應電動勢3.直流電機感應電動勢(一條并聯(lián)支路的電動勢)Ea=eapN2a=Φn=CeΦn

pN60aEa=CeΦn單位：Wb單位：r/min(V)126.性質(zhì)

發(fā)電機為電源電動勢；電動機為反電動勢。7.感應電動勢的物理意義表征機械大小的轉(zhuǎn)速n在磁場能力大小為Φ的轉(zhuǎn)化下，通過電機結(jié)構(gòu)大小為Ce的載體，轉(zhuǎn)換成電的大小為電動勢Ea。1.4.2直流電機電樞繞組的感應電動勢6.性質(zhì)1.4.2直流電機電樞繞組的感應電動勢131.4.3直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩BlR電樞電流i磁場ΦF→T1.一根導體所受平均電磁力的大小為fap=Baplia

而ia=

Ia

2a則fap=Bapl

Ia

2a2.一根導體產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩Tap=fap

D

2=Bapl

Ia

2a

D

21.4.3直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩BlR電樞電流iF→T141.4.3直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩3.電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩T=NTap=NBapl

Ia

2a

D

2=

NΦ

llIa

2a

1

22p=ΦIa=CTΦIa

pN2aT=CTΦIa單位：Wb單位：A(N·m)4.轉(zhuǎn)矩常數(shù)CTCT=pN2a5.方向：由Φ和Ia

共同決定。1.4.3直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩3.電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩T=NT156.性質(zhì)發(fā)電機：T與n方向相反，為制動轉(zhuǎn)矩。電動機：T與n方向相同，為拖動轉(zhuǎn)矩。

決定電磁轉(zhuǎn)矩大小的因素是負載。Ia＞IN（電機的額定電流）時為過載；規(guī)定短時過載的最大電樞電流Iamax=(1.5～2)IN

。7.轉(zhuǎn)矩的物理意義表征大小的電流Ia，在磁場大小為Φ的轉(zhuǎn)化下，通過電機結(jié)構(gòu)大小為CT的載體，轉(zhuǎn)換成機械大小的為電磁轉(zhuǎn)矩T。8.CT與Ce的關(guān)系CT

=pN2aCe

=pN60aCTCe=602=9.55則CT

=

9.55Ce1.4.3直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩6.性質(zhì)發(fā)電機：T與n方向相反，為制動轉(zhuǎn)矩。16課堂總結(jié)與作業(yè)總結(jié)：本節(jié)課主要學習了直流電機的磁場、直流電機的電動勢和直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩三個方面的內(nèi)容，其中，電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩的公式是必須牢記的，明白其中各量的意義，并了解推導過程作業(yè)：1-7課堂總結(jié)與作業(yè)總結(jié)：本節(jié)課主要學習了直流電機的磁場、直流電機17電信與商務(wù)學院劉洪娥電機與拖動電信與商務(wù)學院劉洪娥電機與拖動181.4直流電機的磁場、電動勢及轉(zhuǎn)矩第1章直流電機的基本原理電機與拖動1.4直流電機的磁場、電動勢及轉(zhuǎn)矩第1章直流電機的基1920本節(jié)主要內(nèi)容直流電機的磁場電樞繞組的感應電動勢電樞繞組的轉(zhuǎn)矩3本節(jié)主要內(nèi)容直流電機的磁場20一.直流電機的空載磁場

空載運行：就是直流電機不帶負載(即不輸出功率)時的運行狀態(tài)。

空載運行時，直流電動機的電樞電流很小，直流發(fā)電機的電樞電流為零，即電樞繞組不產(chǎn)生磁場。1、空載磁場：是指主磁極單獨產(chǎn)生的磁場,也稱為主磁。

2、空載磁化曲線：空載時，每極磁通Φ0與空載勵磁電流I0的關(guān)系。

1.4.1

直流電機的磁場一.直流電機的空載磁場1.4.1直流電機的磁場211.直流電機的空載磁場

空載運行：就是直流電機不帶負載(即不輸出功率)時的運行狀態(tài)。

空載磁場：是指主磁極單獨產(chǎn)生的磁場,也稱為主磁場。

直流電機鐵心空載磁化曲線1.4.1

直流電機的磁場直流電機空載磁場分布圖1.直流電機的空載磁場直流電機鐵心空載磁化曲線1.4.1直223、空載磁場氣隙磁密分布曲線：平頂波。4、幾何中線：相鄰兩磁極中間的中分線。5、物理中性線（面）：磁場為零的位置（線或面）。

空載氣隙磁密分布曲線

勵磁磁場（空載磁場）幾何中線NS物理中線1.4.1

直流電機的磁場3、空載磁場氣隙磁密分布曲線：平頂波?？蛰d氣隙磁密分布曲線23一個元件產(chǎn)生的磁勢，在氣隙中的分布波形二、直流電機負載磁場及電樞反應1、直流電機的負載磁場（電樞磁場）

一個元件產(chǎn)生的磁場在空間的分布為矩形波或方波。矩波或方波內(nèi)含有大量的諧波磁場，嚴重的影響其它設(shè)備的工作；采用繞組分布形式可以降低或消除影響。直流電機的電樞磁動勢在空間的分布是一個三角波。直流電機電樞磁勢的分布1.4.1

直流電機的磁場一個元件產(chǎn)生的磁勢，在氣隙中的分布波形二、直流電機負載磁場及242、直流電機的電樞反應

電樞反應：電樞磁勢對氣隙磁密分布的影響。直流電機為雙邊勵磁的電機。3、電樞反應的分析直流電機電樞反應的磁密分布NS物理中性線合成磁場（負載時的磁場）1.4.1

直流電機的磁場2、直流電機的電樞反應直流電機電樞反應的磁密分布NS物理合成254、電樞反應的結(jié)果①使氣隙磁場發(fā)生畸變。②氣隙磁場的畸變使物理中性線偏離幾何中性線。③磁路飽和時，有去磁作用。

1.4.1

直流電機的磁場4、電樞反應的結(jié)果1.4.1直流電機的磁場26NS直流電機的空載磁場，與電樞反應合成磁場對比。幾何中線NS勵磁磁場（空載磁場）物理中性線電樞磁場合成磁場（負載時的磁場）物理中性線1.4.1

直流電機的磁場NS直流電機的空載磁場，與電樞反應合成磁場對比。幾何NS27e→∑e→E1.4.2直流電機電樞繞組的感應電動勢電樞旋轉(zhuǎn)n磁場ΦBlR1.一根導體產(chǎn)生的平均電動勢(1)氣隙磁密的平均值(2)電樞導體切割氣隙磁密的線速度V

(3)一根導體感應電動勢的平均值2.電樞繞組總的導體數(shù)則一條并聯(lián)支路的串聯(lián)導體數(shù)為Bap=ΦlV=n2R60=n2p60eap=BaplV=lΦ

ln2p60N=2SNy

N

2ae→∑e→E1.4.2直流電機電樞繞組的感應電動勢電樞28Ea

=CeΦn單位：Wb單位：r/min(V)4.電動勢常數(shù)Ce5.方向：由Φ和n共同決定。Ce=

pN60a1.4.2直流電機電樞繞組的感應電動勢3.直流電機感應電動勢(一條并聯(lián)支路的電動勢)Ea=eapN2a=Φn=CeΦn

pN60aEa=CeΦn單位：Wb單位：r/min(V)296.性質(zhì)

發(fā)電機為電源電動勢；電動機為反電動勢。7.感應電動勢的物理意義表征機械大小的轉(zhuǎn)速n在磁場能力大小為Φ的轉(zhuǎn)化下，通過電機結(jié)構(gòu)大小為Ce的載體，轉(zhuǎn)換成電的大小為電動勢Ea。1.4.2直流電機電樞繞組的感應電動勢6.性質(zhì)1.4.2直流電機電樞繞組的感應電動勢301.4.3直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩BlR電樞電流i磁場ΦF→T1.一根導體所受平均電磁力的大小為fap=Baplia

而ia=

Ia

2a則fap=Bapl

Ia

2a2.一根導體產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩Tap=fap

D

2=Bapl

Ia

2a

D

21.4.3直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩BlR電樞電流iF→T311.4.3直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩3.電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩T=NTap=NBapl

Ia

2a

D

2=

NΦ

llIa

2a

1

22p=ΦIa=C