chap31直流电机原理一

1、第 三 章直 流 电 机 原 理结束1结 构 和 原 理空载磁场及磁化曲线电 枢 绕 组电 枢 反 应感应电势与电磁转矩直 流 电 机 原 理结束2第三章 直 流 电 机 的 原 理本 章 要 求：掌握直流发电机和直流电动机的工作原理。了解直流电机的结构、电枢绕组。熟练掌握并能正确使用直流电机的额定值。了解直流电机的换向原理，掌握换向方法。熟练掌握直流电机的励磁方式。搞清直流电机空载磁场，正确理解磁化曲线。正确理解电枢反应概念及其影响。正确理解电势及转矩公式，并能正确使用。结束3一、直流电机的用途和结构1.定子:主磁极； 换向磁极； 机座；电刷 2.转子:电枢铁芯;电枢绕组上一张下一张 第 一

2、 节 直流电机的用途结构和原理录 像结束4二、直流发电机工作原理 产生电能要两个必要条件：有一个磁场存在；导体在磁场中有运动三、直流电动机工作原理原理动画上一张下一张基本原理：电磁感应定律基本原理：电磁力定律 产生力矩要两个必要条件：有一个磁场存在；导体中有电流结束5四、直流电机按励磁方式分类1、它励直流电机UUfIaIL2、并励直流电机UUfIaILIf上一张下一张结束63、串励直流电机UUfIaILIf4、短复励直流电机上一张下一张UIaILIf1结束75、长复励直流电机UIaILIf1上一张下一张结束8五、直流电机的额定值（铭牌数据）1、额定功率PN：电机额定工作状况下的输出功率KW发电

3、机是出线端输出的电功率。 PN= UN IN电动机是轴上输出的机械功率。 PN= UN IN N2、额定电压UN （V）3、额定电流IN （A）4、额定转速nN （rpm）上一张下一张结束9第二节 直流电机的空载磁场一、空载磁场的分布1、磁通的分布主磁通漏磁通上一张下一张结束10上一张下一张直 流 电 机 的 主 磁 通 磁 路气隙电枢齿转子铁心轭主磁极铁心定子铁心轭结束112、气隙磁密的分布上一张下一张 气隙磁密波形图Bav0bbBm结束12二、磁化曲线电机主磁通与励磁电流的关系；可以计算或实验测定；If气隙线abc饱和系数K=abac上一张下一张If小时铁心不饱和，F主要作用在气隙上结束1

4、3第三节 直流电机的电枢绕组 电枢绕组是机、电能量转换的核心部件，它是由绕组元件和换向片组成的闭合回路。一、绕组的基本概念多匝线圈端接部分有效边出线端换向片 1、元件（线圈）：两端分别连接两个换向片的一匝或多匝线圈上一张下一张结束143、元件数和换向片数元件数S=换向片数K4、虚槽数和实槽数每槽每层放一个元件边元件数S=实槽数Z每槽每层放n个元件边元件数S=虚槽数Zi=n Z 2、双层绕组上一张下一张结束155、绕组的第一节距Y1极距：相邻两极间的距离，用长度cm或槽数表示Y1：一个元件两个有效边在电枢表面的距离， 用槽数表示Y1Y1 = Zi /2p其中Zi ：虚槽数；p：极对数Y1 = ，

5、称整距绕组Y1 ，称长距绕组上一张下一张结束166、绕组的第二节距Y2 Y2：两个相串联元件中，前一元件的下元件边与后一元件的上元件边的距离。7、合成节距Y Y：两个相串联元件对应边的距离8、换向器节距Yk Yk：一个元件的两个出线端连接的两个换向片之间的距离。Y=Yk上一张下一张Y2YYk结束17二、单叠绕组特点：Y=Yk=1 例：一直流机S=K=Z=16，2P=4，画出双层单叠绕组。1、计算节距Y=Yk=1Y1=Z/2P=16/4=4（整距）上一张下一张结束182、编制绕组连接表 1）对元件编号；上边槽号下边槽号511622733849567891041112131415161011121

6、3141516123上一张下一张 3）连接元件（y1=4)。2）对槽编号；结束193、画绕组展开图先对槽编号；1号元件上边放1号槽，用实线；下边放在+Y1（5）号槽，用虚线表示；其余元件依此放置S N S N BB线圈V123589104111213141516672161513456789101112131415上一张下一张结束204、绕组并联支路图电枢输出总电势等于支路电势；电枢输出总电流等于各条支路电流之和。上一张下一张23487610111216151459131+-上下上下结束214、绕组并联支路图单叠绕组中：并联支路数=极数，即2a=2p其中a:并联支路对数；P：极对数单波绕组中：

7、并联支路对数a=1上一张下一张23487610111216151459131+-上下上下结束22第四节 直流电机负载磁场及电枢反应一、电枢磁势和磁场1、磁场分布NS上一张下一张S2N2几何中性线结束23二、直流电机的电枢反应1、概念 1）d轴/直轴，q轴/交轴N Sd轴/直轴q轴/交轴上一张下一张 2）电枢反应：电枢磁场对主磁极磁场的影响242、电刷在几何中性线时的电枢反应NSFaq交轴电枢反应上一张下一张25NS无交轴电枢反应主磁场分布NS有交轴电枢反应主磁场分布 交轴电枢反应：1）将主磁场扭曲，磁场为零的位置发生偏转至物理中性线。2）主磁通量减少，称为电枢反应的附加去磁。物理中性线上一张下

8、一张2627只有交轴电枢反应磁极与主磁极相互作用才能产生电磁力矩，从而进行机电能量的相互转换。上一张下一张图为电动机时，Tem拖动电机顺时针转；为发电机时，电机在外力拖动下逆时针转， Tem阻碍旋转。NSS2N2Temia283、电刷不在几何中性线时的电枢反应NSFaqFad上一张下一张29第五节 直流电机的感应电势与电磁转矩一、直流电机的感应电势（一）气隙磁密的分布将气隙磁密波等效为矩形波。BavB0每极下主磁通为：磁极有效长度上一张下一张30（二）电枢导体电势BavBAV导体A在磁场中运动，其中会感应电势eav。导体速度导体长度上一张下一张NST1n31234876101112161514

9、59131 电枢绕组任何时刻都由2a个并联支路构成；当为整距绕组，且电刷在几何中性线时，电枢绕组 总电势=每条支路中所有串联导体感应电势之和。 电枢绕组有S个元件，每元件匝数为Nk，则电枢绕组 总导体数N=2SNk每条支路的导体数为：N/2a上一张下一张32电枢绕组电势Ea为：用磁通表示用转速表示每极下主磁通为：上一张下一张33Ce=NP/60a:叫电势常数:每极磁通量n:电机转速N:绕组总导体数P:极对数a:绕组并联支路对数结论：1、电枢绕组电势与磁通、转速成正比。2、Ea表达式虽然在整距绕组情况下推导出，但对短距、长距也适用。3、若电刷不在几何中性线时， Ea将减小。上一张下一张34二、直流电机的电磁转矩（一）每根导体电磁力矩BavbAf导体A通电流ia，其在磁场