电机学直流电机第3章

电机学

ElectricMachinery华南理工大学电力学院（第1篇直流电机－绕组与运行原理）《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场2第一节距y1第二节距y2合成节距y换向节距yK单叠绕组元件右行左行单波绕组元件右行《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场34极电机，Z=Zi=S=K=16单叠右行整距绕组2.2单叠绕组《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场44极电机，Z=Zi=S=K=16单叠右行整距绕组并联支路对数a=2单叠绕组是把一个主极下的元件串联成一条支路并联支路数等于极数《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场54极电机，Z=Zi=S=K=15单波左行短整距绕组2.3单波绕组《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场64极电机，Z=Zi=S=K=15单波左行短整距绕组并联支路对数a=1单波绕组是把所有处于相同极性下的元件都串联起来构成一条支路并联支路数等于2《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场7直流电机电枢绕组是无头无尾的闭合绕组；直流电机电枢绕组至少有2条并联支路。在直流电机中，通常用a

表示并联支路对数单叠绕组 a=p

即并联支路对数恒等于电机极对数单波绕组 a=1 即并联支路对数恒等于1电刷放置的一般原则是确保空载时通过正、负电刷引出的电动势最大，或者说，被电刷短路的元件中的电动势为零。对于端接对称的元件，电刷也就放置在主极轴线下的换向片上。单叠绕组和单波绕组的区别单叠绕组：先串联所有上元件边在同一极下的元件，形成一条支路。每增加一对主极就增加一对支路。2a＝2P。叠绕组并联的支路数多，每条支路中串联元件数少，适应于较大电流、较低电压的电机。单波绕组：把全部上元件边在相同极性下的元件相连，形成一条支路。整个绕组只有一对支路，极数的增减与支路数无关。2a＝2。波绕组并联的支路数少，每条支路中串联元件数多，适用于较高电压、较小电流的电机。电刷把闭合的电枢绕组分成若干段，每段电势相等。因此从正、负电刷连接的端点来看，电枢绕组就形成了许多并联支路。由于电枢绕组中的电流是从电刷引入或引出的，因此电枢表面上的电流分布是以电刷所接触的换向片所连接的元件边作为分界线。《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场10第三章直流电机的运行原理直流电机按励磁方式分类磁场是电机实现机电能量转换的媒介。主极磁场由永久磁铁或励磁绕组通入直流电流产生。《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场113.1直流电机空载运行磁场励磁绕组通直流电产生的磁场；空载时电机中的磁场分布是对称的;主磁通；漏磁通。磁通、磁路主磁通、主磁路：由N极出发，经气隙进入电枢齿部，经电枢铁心的磁轭到另外的电枢齿，通过气隙进入S极，再经定子轭回到原来N极。主磁通交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢绕组中感应电势，产生电磁转矩。漏磁通、漏磁路：不进入电枢铁心，直接经过相邻的磁极或定子轭。影响饱和程度磁密分布物理中性线：通过电枢表面磁场为0处所连接的直线空载时与几何中性线重合直流电机负载后，电枢绕组有电流通过，该电流建立的磁场简称电枢磁场，电枢磁场对主磁场的影响就称为电枢反应。

当电机带上负载后，电机的气隙磁场由主磁场和电枢两个磁场共同决定。电枢磁动势的出现，使气隙磁场发生畸变，即电枢反应。3.2直流电机的负载运行一、直流电机电枢磁场电刷位于换向器几何中性线，即放在电枢几何中性线的导体上，省去换向器，则电刷放在几何中性线位置各支路电流都是通过电刷引入或引出，因此电刷是电枢表面上电流分布的分界线。电枢磁势的轴线总是与电刷轴线相重合。电刷在几何中性线上

电枢磁动势为交轴磁动势

电枢磁场与主极磁场在空间始终相对静止主磁极的中心线称为直轴，相邻N极和S极的分界线称为交轴。电枢绕组产生磁场的磁密波形电刷偏离电刷不在几何中心线上，电枢磁势分为交轴和直轴分量《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场19电刷偏离直轴电枢磁动势交轴电枢磁动势两个梯形波《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场20二、电枢反应使磁场的零点偏移；不饱和时，每极磁通量不变；饱和时，每极磁通量会减少。交轴电枢反应使物理中性线位移（空载时，电机物理中性线与几何中性线重合；负载时，物理中性线发生偏转；《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场21直轴电枢反应

而直流发电机的电刷若是逆转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是增磁的。直流发电机的电刷是顺转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是去磁的。电动机相反3.3直流电机的基本方程式一、直流电机的电枢电势电枢电势：直流机正、负电刷之间的感应电势，即每个支路里的感应电势。计算：求出一根导体在一个极距范围内切割气隙磁密的平均感应电势，乘上一个支路里总的导体数。直流电机的感应电势具体计算：一根导体：Bav：平均磁密；li：导体长度；v：电枢旋转线速度n：电枢旋转速度（r/min)：每极磁通支路电势：Ce：电势常数N：总导体数电枢电势的认识一台制造好的电机，它的电枢电势(V)正比于每极磁通φ（韦伯)和转速n（r/min),与磁密分布无关。对电枢电势的认识：二直流电机的电磁转矩一根导体的平均电磁力：电磁转矩：CM:转矩常数电磁转矩的认识一台制造好的电机，它的电磁转矩正比于每极磁通和电枢电流，与磁密分布无关。电势常数Ce和转矩常数CT决定于结构常数。它们的关系为：三、电磁功率电枢电功率直流电动机：从电源吸收的电功率，通过电磁感应作用，转换成轴上的机械功率；直流发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的机械功率等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的电功率。机械功率《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场28感应电动势E：支路中各串联元件感应电动势的代数和。电磁转矩Tem：所有导体产生的电磁转矩的代数和。Φ为每极磁通量，空载时由励磁电流产生，负载时由励磁电流和电枢电流共同产生。CE为电动势常数CT为转矩常数，与电机结构有关。直流电机的电磁功率Pem：总结《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场291.电压平衡方程为电枢回路总电阻为励磁回路总电阻为电刷接触压降3.4直流电机的基本方程《电机学》第一篇直流电机——电枢绕组和磁场302.功率平衡方程（电动机）输入电功率P1电磁功率Pem电枢铜耗pCua励磁铜耗pCuf电机铁耗pFe机械损耗pmec附加损耗pad输出机械功率P2pCua+pCuf

亦称