直流電機的電樞繞組.ppt

1、2020年7月31日，第1頁，第2章DC電機電樞繞組，簡介2.1電樞繞組的一般知識2.2單疊繞組2.3單波繞組2.4各種繞組的應(yīng)用范圍概述，2020年7月31日，第2頁，簡介，電樞繞組是DC電機的電路部分，是實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。設(shè)計要求：電樞繞組應(yīng)能產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電動勢，并允許一定的電樞電流通過，從而產(chǎn)生所需的電磁轉(zhuǎn)矩和功率。此外，還應(yīng)節(jié)約有色金屬和絕緣材料，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠。2020年7月31日，第3頁，分類：有三種類型的DC電樞繞組，如堆疊繞組，波繞組和混合繞組。本節(jié)主要描述單疊繞組和單波繞組的組成和連接規(guī)則。2020年7月31日，第4頁，2.1電樞繞組的一般知識，1。DC電樞繞組的

2、組成，2。DC電樞繞組節(jié)距，2020年7月31日，第5頁，第1頁。DC電樞繞組的組成，每個部件都有兩個有效邊，用于切割磁力線和感應(yīng)電動勢，這稱為部件邊。槽外的元件(電樞鐵芯的兩端)通常僅用作連接引線，這稱為端接。與換向器片連接的一端為前端連接，另一端稱為后端連接。2020年7月31日，在第6頁，引入了“虛擬插槽”的概念。假設(shè)槽中的每一層都有U元素邊，這意味著實際槽包含U“虛擬槽”，而每個虛擬槽的上層和下層仍然只有一個元素邊。該圖顯示了u2，即一個實際插槽包含兩個虛擬插槽。一般來說，插槽z的實際數(shù)量和虛擬插槽Zi的數(shù)量之間的關(guān)系是，2020年7月31日，第7頁。電樞繞組的特性通常由虛擬槽的數(shù)量、

3、部件的數(shù)量、換向器片的數(shù)量和不同的節(jié)距來表征。因為每個元件具有兩個元件側(cè)，并且每個換向器片同時與上元件側(cè)和下元件側(cè)連接，所以元件s的數(shù)量必須等于換向器片k的數(shù)量；而且因為每個虛擬插槽還包括上下組件側(cè)，也就是說，虛擬插槽的數(shù)量等于組件的數(shù)量，所以有，2020年7月31日，第8頁，第2頁。DC電樞繞組的節(jié)距，1。第一節(jié)距y1電樞表面上元件的兩個有效邊之間的距離稱為第一節(jié)距，用y1表示。第一節(jié)距的大小通常由所跨越的虛擬插槽的數(shù)量來計算。Y1必須是整數(shù)，因為元素邊緣位于槽中。為了獲得更大的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩，y1優(yōu)選等于或接近極距，即2020年7月31日，第9頁，以便使y1為整數(shù)的十進(jìn)制數(shù)。通常，y

4、1=稱為積分距離元素；因此，y1是長距離；Y1是短距離。短距離繞組有利于換向，并且可以節(jié)省一些端部鋼材用于疊繞，因此經(jīng)常使用。2020年7月31日，第10頁，2第二節(jié)距y2是電樞表面上第一個元件的下邊緣和第二個元件的上邊緣之間的距離，稱為第二節(jié)距。第二個間距由y2表示，y2也由虛擬插槽的數(shù)量計算。2020年7月31日，第11頁，3合成節(jié)距電樞表面上Y相串聯(lián)的兩個元件的相應(yīng)邊所跨越的距離稱為合成節(jié)距。合成間距用y表示，也用虛擬槽數(shù)計算。波形繞組與重疊繞組、單繞組與復(fù)合繞組的區(qū)別主要表現(xiàn)在復(fù)合節(jié)距上。所謂的堆疊繞組意味著每個磁極下的元件依次連接，并且后一個元件總是“堆疊”在前一個元件上。波形繞組是

5、指將相同極性磁場中的相應(yīng)元件串聯(lián)起來，相距約一對磁極，并像波形一樣向前延伸。疊加和繞波兩種方法可以保證串聯(lián)元件的電動勢方向一致，不會相互抵消。對向繞組y=y1-y2對向波繞組y=y1 y2，7月y=y1 y2，2020，第12頁，4換向器節(jié)距yk在換向器表面上，由同一元件的兩個引出端連接的兩個換向器片之間的距離稱為換向器節(jié)距。換向器節(jié)距用yk表示，其大小由換向器片的數(shù)量來計算。由于元件的數(shù)量等于換向片的數(shù)量，當(dāng)每個元件連接時，電樞表面上元件邊緣的前進(jìn)距離應(yīng)該等于其引出端在換向面上的前進(jìn)距離，因此換向片節(jié)距應(yīng)該等于合成節(jié)距，即yk=y規(guī)定yk0是右繞組，yk0是左繞組， 并且左繞組的換向器片上的

6、每個部件的兩個端子連接也應(yīng)該交叉，2020年7月31日，第13頁，2.2單疊層繞組，1。 音高計算2。繞組連接表3。繞組發(fā)展圖4。畫筆放置方法5。繞組的并聯(lián)支路數(shù)，2020年7月31日，第14頁，電樞繞組中的任何兩個串聯(lián)元件稱為堆疊繞組。每次纏繞一個元件時，通過電樞表面上的假想槽移動的堆疊繞組稱為單個堆疊繞組yyk1。如果yyk1，繞組向右旋轉(zhuǎn)，稱為右繞組，如圖A所示；Yyk1，繞組向左旋轉(zhuǎn)，稱為左繞組，如圖B所示.2020年7月31日，第15頁。1.音高計算。對于右側(cè)單疊繞組，有yyk1全節(jié)距(整數(shù)，可卷繞)，第二節(jié)距y2y1y3虛擬槽號ZZIU 1，和2020年7月31日，第16頁。2.繞

7、組連接表，1號槽和2號元件側(cè)。繞組元件連接方法表中的每一個例如，15是第一個元件，等等。兩個元件之間的虛線表示通過換向器上的換向器片串聯(lián)連接兩個牛的連接線。從表中可以看出，從第一個元件開始，在纏繞子元件之后，它返回到第一個元件以形成閉環(huán)。DC電樞繞組總是自動關(guān)閉。2020年7月31日，第17頁，第三部分。繞組展開圖，如圖所示，假設(shè)電樞從某一齒中心軸向切割并展開成帶狀平面。上部構(gòu)件邊緣仍由實線線段表示，下部構(gòu)件邊緣由虛線線段表示。圖中畫出的磁極在繞組上方，所以N極磁力線指向紙面，S極磁力線從紙面穿出。左上角的箭頭表示繞組的旋轉(zhuǎn)方向。利用右手定則，可以確定圖中所示瞬間各元件側(cè)感應(yīng)電動勢的方向?？梢?/p>

8、看到電刷的正負(fù)電位。在2020年7月31日，第18頁，圖中相鄰兩個主極之間的中心線，空載時間線上電樞表面主極磁場的徑向磁通密度為零，這稱為電樞上的幾何中性線。顯然，幾何中性線上元件側(cè)的感應(yīng)電動勢為零，如元件側(cè)1，1；5、5、9、9；13和13沒有感應(yīng)電動勢。2020年7月31日，第19頁，換向器和繞組元件之間的相對位置，對于通常使用的具有對稱端接的繞組，應(yīng)使連接到每個元件的兩個換向器片的中心線與元件的軸線重合(元件兩側(cè)跨度的平分線)。在圖中，元件1的軸線與凹槽3的中心線重合，并且與元件1連接的兩個換向器片1和2的中心線正好在凹槽3的中心線上。換向器的尺寸與電樞相同，換向片的寬度等于槽距，換向片

9、的序號與它所連接的上元件側(cè)的序號相同。這樣，元件1的上元件邊緣連接到換向器片1，下元件邊緣連接到換向器片1yk112，然后通過元件2連接到換向器片2yk213。2020年7月31日，第20頁。四.畫筆放置方法。確定電刷在換向器上位置的原則是：最大電動勢是在空載時正負(fù)電刷之間獲得的，此時被電刷短路的元件的電動勢為零。2020年7月31日，第21頁，不管整個距離、短距離或長距離元件，只要元件軸與主極軸重合，元件的電動勢將為零。此時，我們稱由元件連接的兩個換向器片的中心線為幾何中線如果元件端接不對稱，因此換向器上的幾何中性線與主極軸不重合，而是偏離后者一個角度，則電刷位置應(yīng)相應(yīng)地移動相同的角度，如圖

10、B，2020年7月31日，第23頁，第五節(jié)所示。繞組的平行分支數(shù)量始終等于電機的主極數(shù)量，這是單疊繞組的特征，即22p或ap型中平行分支的對數(shù)。單組繞組的并聯(lián)支路數(shù)等于主極數(shù)，通過增加電機主極數(shù)可以增加支路數(shù)。為了在不改變主極數(shù)量的情況下增加支路的數(shù)量，可以在同一電樞上嵌入多個單疊繞組，并與電刷并聯(lián)以形成重疊繞組。如果在串聯(lián)的兩個元件的對應(yīng)邊之間的距離上增加一個虛槽，相應(yīng)地，連接在每個元件兩端的換向片被m個換向片分開，由m個單疊層繞組組成的重疊繞組稱為m疊層繞組(電刷寬度應(yīng)大于m個換向片)，并聯(lián)支路的數(shù)量也為2a2mp。2020年7月31日，第24頁，2.3單波繞組，1。螺距和繞組連接表2。繞

11、組展開圖3。繞組4的并聯(lián)支路數(shù)。刷子位置和刷子組數(shù)量5。2020年7月31日，第25頁，在DC電樞繞組的平衡線上，單疊繞組中一個磁極下的元件串聯(lián)形成一個支路，然后支路同相。從這個觀點來看，所有具有相同極性的元件可以串聯(lián)形成一個支路。此時，串聯(lián)連接的兩個元件的對應(yīng)側(cè)之間的距離(即，復(fù)合間距y)大約等于兩個極性間距(2)，形成如圖所示的波形。這種繞組稱為波浪繞組。在2020年7月31日，第26頁，單波繞組元件的第一部分y1，像堆疊繞組一樣，需要接近極距。也就是說，但是復(fù)合間距yyk接近2，不能等于2。2020年7月31日，第27頁，因為當(dāng)y2、P元件從起點串聯(lián)并繞在電樞上一次時，它將回到起點并閉合

12、，從而繞組不能繼續(xù)纏繞，這對于換向器片是一樣的。如果繞組從一個換向器片開始，繞著電樞的圓周繞過換向器，然后剛好回到帶有一個換向器片的原始相鄰的片，它可以繼續(xù)繞第二和第三個周期。最后，所有部件串聯(lián)連接，并與初始起點連接，形成閉合繞組。因此，yk值需要滿足以下關(guān)系：2020年7月31日，第28頁，如果公式中取負(fù)號，它將比換向器片在開始后向后一圈，稱為左繞組，如圖A所示；如果取正符號，它將向前移動一段，這稱為右繞組，如圖b所示。右繞組的接線端子交叉，比左繞組的接線端子長，因此不常用。舉例說明了單波繞組的繞組方式、支路電動勢和支路數(shù)。例：眾所周知，電機的極、槽和換向器片的數(shù)量等于15。此時的U1；ZZ

13、iSK15 .要求纏繞左短距離單波繞組。2020年7月31日，第29頁，第一節(jié)間距和連接表，第二節(jié)間距y2yy14虛擬插槽號，U1，2020年7月31日，第30頁。基于此，根據(jù)本章第6節(jié)所述方法的繞組連接表如下，2020年7月31日，第31頁，第二部分。繞組展開圖通常，波形繞組也是對稱終止的，即連接到每個元件的兩個換向器片對稱地位于元件軸的左右兩側(cè)，即連接到元件的兩個換向器片的中心線與元件軸重合。在對稱端接的波形繞組中，電刷也放置在主極軸下的換向器片上。換向器上元件的串聯(lián)順序是，元件1的上元件邊緣連接到換向器片1，其下元件邊緣連接到換向器片1yk1 78，然后連接到與元件8串聯(lián)的換向器片8yk

14、8 715。如果繼續(xù)串聯(lián)，可以串聯(lián)15個元件并返回這是單波繞組的特征，即當(dāng)電樞在2a2或a1中旋轉(zhuǎn)時，每個部件的位置隨時間而變化，并且構(gòu)成支路的部件交替更換，但是當(dāng)從電刷的外部觀察繞組時，它仍然是具有兩個并聯(lián)支路的電路。因此，在元件數(shù)量相同的情況下，波繞組的每個支路中串聯(lián)元件的數(shù)量可能會多于堆疊繞組，并且支路電壓會更高。這也是波浪纏繞的基本特征。增加波繞組并聯(lián)支路數(shù)量的方法是使用復(fù)波繞組。由m個單波繞組組成的波繞組稱為m波繞組。m波繞組通過電刷并聯(lián)(電刷的寬度等于或大于m個換向器片的寬度)，并聯(lián)支路的數(shù)量增加到2m。2020年7月31日，第34頁，第四章。刷子位置和刷子組的數(shù)量。通過對疊層繞組

15、電刷放置原理的分析得出的“電刷應(yīng)固定放置在換向器的幾何中性線上”的結(jié)論也適用于阿波羅繞組。因此，“換向器上的幾何中性線”的含義可以擴(kuò)展為：當(dāng)元件軸與主極軸重合時，由元件連接的兩個換向器片之間的中心線就是換向器上的幾何中性線。它的物理意義仍然是：當(dāng)電刷的中心線與幾何中線重合時，被電刷短路的元件中的電動勢為零或接近零。2020年7月31日，第35頁，2020年7月31日，第36頁。從電路圖分析可以看出，被電刷短路的元件的電動勢為零，正負(fù)電刷之間的支路電動勢最大，這與單疊繞組的結(jié)論一致。在觀察圖所示的時刻，元件5的軸與主極軸重合，并且元件的電動勢為零。電刷B1放置在連接到元件的兩個換向器片5和12的

16、中心線上(即，換向器片8和9之間的邊界)，該中心線與換向器上主極軸的位置一致。此時，元件9和元件12在串聯(lián)后被B1短路，并且元件1和9對稱地位于S極的左側(cè)和右側(cè)。這兩個元件的電動勢大小相等，方向相反，串聯(lián)電動勢為零，因此B1的位置是換向器上幾何中性線的位置。可以看出，對稱繞組，無論是重疊繞組還是波形繞組，都應(yīng)放在主極軸下的換向器片上，因為換向器上的幾何中線與主極軸重合。2020年7月31日，第37頁。從上面的分析可以看出，每個主極都能在換向器上找到一條幾何中性線，所以換向器上的幾何中性線的數(shù)量等于主極2p的數(shù)量，并且可以在換向器上放置2p套電刷。然而，對于單波繞組，從圖中可以看出，由于只有兩個

17、并聯(lián)支路，理論上只需要放置兩組電刷，例如，取消了電刷A2和B2，只留下A1和B1，這對兩個支路的電動勢沒有影響。但事實上，除了特殊情況，通常使用2p刷(即全刷)。它也有利于單波繞組。隨著電刷數(shù)量的增加，通過每組電刷的電流可以減少。在一定允許的電刷電流密度下，每組電刷與換向器的接觸面積可以減小，這樣可以縮短換向器的長度，節(jié)省銅的消耗。2020年7月31日，第38頁，單波繞組的特點是只有兩個并聯(lián)支路。因此，在具有一定數(shù)量的繞組元件的情況下，每個支路中串聯(lián)的元件更多，并且支路電壓更高。復(fù)波繞組可用于增加并聯(lián)支路的數(shù)量。由M個單波繞組組成的M波繞組通過電刷并聯(lián)(電刷的寬度應(yīng)等于或大于M個換向器片的寬度)，并聯(lián)支路的數(shù)量為2個2m。2020年7月31日，第39頁。五、關(guān)于DC電樞繞組的平衡線，無論是疊繞組還是波繞組，都認(rèn)為在一對并聯(lián)支路中，相應(yīng)的由疊層繞組和波繞組混合而成的電樞繞組稱為混合繞組，