机车直流电机的基本知识-直流电机的磁场

并励电机

直流电机的基本知识YIJIBIAOTI并励电机由同一电源供电。励磁电流一般为额定电流的5%并励：励磁绕组与电枢绕组并联电动机：发电机：直流电机的基本知识YIJIBIAOTI直流电机的基本知识YIJIBIAOTI并励I=Ia+If串励电机

直流电机的基本知识YIJIBIAOTI+-串励电机：励磁绕组与电枢绕组串联特点：具有很大的起动转矩，但其机械特性很软，空载时有极高的转速。应用：不准空载或轻载运行。常用于要求很大起动转矩且转速允许有较大变化的负载等。

直流电机的基本知识YIJIBIAOTIIf=Ia，励磁电流数值较大，因此，串励绕组匝数很少，导线较粗。直流电机的基本知识YIJIBIAOTI串励I＝Ia＝If电枢磁场

直流电机的基本知识YIJIBIAOTI电枢磁场与电枢反应电枢磁场：电枢绕组通过电流产生的磁场。电枢磁场沿电枢表面的分布情况，与电枢电流的分布情况有关。在直流电机中，电枢电流的分界线是电刷，在电刷轴线两侧对称分布，所以电枢磁场的分布情况与电刷的位置有关。直流电机的基本知识YIJIBIAOTI直流电机负载时磁场主极磁场电枢磁场合成磁场直流电机的基本知识YIJIBIAOTI电枢磁场、电枢反应的定义直流电机负载后，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。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。电枢反应具体表现：使气隙磁场分布发生畸变；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；呈去磁作用直流电机的基本知识YIJIBIAOTI电枢磁场、电枢反应电枢反应具体表现：使气隙磁场分布发生畸变；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；呈去磁作用电刷不在中心线的电枢反应

直流电机的基本知识YIJIBIAOTI电刷不在几何中性线时的电枢反应假设电刷从几何中性线顺电枢转向移动β角度，因为电刷是电枢表面导体电流方向的分界线，故电枢磁动势轴线也随之移动β角。这时电枢磁动势可分解为两个相互垂直的分量：交轴电枢磁动势Faq和直轴电枢磁动势Fad。交轴磁势：磁势与电刷轴线重合直轴磁势：磁势与磁极轴线重合交轴电枢反应的性质在前面作了分析，直轴电枢反应若Fad和主磁场方向相同，起增磁作用；相反则起去磁作用。直流电机的基本知识YIJIBIAOTI必须说明，为了使电枢反应能起增磁作用而移动电刷，从换向的角度看，都是不允许的。上述分析是以发电机为例说明的。对电动机而言，若保持主磁场的极性和电枢电流的方向不变，则可看出电动机的转向将与发电机运行时的转向相反，其电枢反应比较如下：电刷顺转向偏移电刷逆转向偏移发电机交轴和直轴去磁交轴和直轴增磁电动机交轴和直轴增磁交轴和直轴去磁电刷在中心线的电枢反应

直流电机的基本知识YIJIBIAOTI若电枢上半部分电流方向为流出纸面，则电枢下半部分电流方向为流入纸面，其电枢磁场磁力线分布如图示。此时电枢磁场的轴线与电刷轴线重合，并与主极轴线垂直，这时的电枢磁动势称为交轴电枢磁动势，它对主磁场的影响称为交轴电枢反应。1、电刷在几何中性线上时的电枢反应直流电机的基本知识YIJIBIAOTI如果主极极性如图所示，把主磁场与电枢磁场合成，将合成磁场与主磁场比较，可看出电枢磁动势将对主磁场产生很大的影响，即电枢反应。直流电机的基本知识YIJIBIAOTI电枢磁场磁通密度分布曲线Bax主磁场的磁通密度分布曲线Box两条曲线逐点叠加后得到负载时气隙磁场的磁通密度分布曲线Bδx下面通过磁通密度分布曲线说明电枢反应的作用直流电机的基本知识YIJIBIAOTI比较Bδx

和Box

两条曲线，得出电枢反应的性质：磁场为零的位置由空载时在几何中性线逆转向移动了一个角度α。说明物理中性线与几何中性线不再重合。每一磁极下，主磁场一半被削弱，另一半被加强。（1）使气隙磁场发生畸变直流电机的基本知识YIJIBIAOTI物理中性线是指电机中N极与S极的分界线，此处磁场为零几何中性线是指电气结构上两磁极的中线。直流电机的基本知识YIJIBIAOTI（2）气隙磁场畸变后，使电枢绕组一条支路中各串联线圈间电势分布不均匀。在极尖处的磁密大大增加，线圈处在这个部位时，感应电势很大，使所接两个换向片间电压很大，可能超过换向片间的安全电压，产生火花或电弧，使电机损坏。直流电机的基本知识YIJIBIAOTI（3）对主磁场起去磁作用磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，因此每极下的磁通量与空载时相同。但是电机正常运行于磁化曲线的膝部，主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁心磁阻增大，增加的磁通会少些，因此负载时合成磁场每极磁通比空载时每极磁通略有减少，这就是电枢反应的去磁作用。空载磁场

直流电机的基本知识YIJIBIAOTI空载时直流电机中的磁场空载：输出功率为零有损耗存在，电枢电流≠0理想空载：电枢电流为零且转速≠0机械能不转换成电能电能也不转换成机械能电机中的磁场完全由主极绕组产生直流电机空载时，电枢电流为零，只有励磁绕组中存在电流。因此，空载时电机的气隙磁场完全由励磁绕组的电流所产生。直流电机空载磁场直流电机的基本知识YIJIBIAOTI直流电机空载时的磁场分布磁路从气隙1出发经－电枢齿－电枢轭－电枢齿2－气隙2－主磁极2－定子轭－主磁极1，最后又回到气隙1。直流电机的基本知识YIJIBIAOTI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。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。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。影响饱和程度直流电机的基本知识YIJIBIAOTI空载气隙磁场分布空载时直流电机的气隙磁场在一个磁极的范围内，励磁磁势大小一样，Bδ大小完全与气隙长度成反比。在主极直轴附近的气隙较小，并且气隙均匀，磁阻小，即此位置的主磁场较强，在此位置以外，气隙逐渐增大，主磁场也逐渐减弱，到两极之间的几何中线处时，磁密等于0。空载磁化曲线

直流电机的基本知识YIJIBIAOTI空载磁化曲线磁化曲线：表示空载主磁通Φ0与主极磁动势Ff之间的关系曲线，Φ0＝f（Ff）。通过实验或计算得到。直流电机的基本知识YIJIBIAOTI空载磁化曲线当磁通较小时，铁磁部分没有饱和，磁压降很小，整个磁路的磁动势几乎全部消耗在气隙上，而气隙的导磁系数是一个常数，因此曲线近似为一直线；当磁通增大时，曲线逐渐弯曲，很大时，呈饱和特性。直流电机的基本知识YIJIBIAOTI空载磁化曲线为了经济、合理地利用材料，一般直流电机额定运行时，额定磁通设定在图中膝点，即在磁化特性曲线开始进入饱和区的位置。励磁方式

直流电机的基本知识YIJIBIAOTI直流电机磁场由永久磁铁或励磁绕组通以直流电励磁产生。励磁绕组和电枢绕组不同的联接，决定了不同的励磁方式。不同的励磁方式，电机的性能将不同。直流电机的基本知识YIJIBIAOTI他励式：励磁绕组与电枢绕组无关自励式：并励：励磁绕组与电枢绕组并联电动机：发电机：串励：励磁绕组与电枢绕组串联复励：兼有串励绕组和并励绕组永磁发电机2他励3并励励磁方式YIJIBIAOTI4串励他励电机

直流电机的基本知识YIJIBIAOTI1．他励电机：励磁绕组与电枢绕组无关直流电机的基本知识YIJIBIAOTI他励I＝Ia直流电机的基本知识YIJIBIAOTI分别由两个不同的电源供电。电压可以相同，也可以不同。直流电机磁场

直流电机的基本知识YIJIBIAOTI绕组名称电枢绕组换向极绕组补偿绕组串励绕组并励绕组他励绕组线端名称A1A2B