《电机及拖动基础》cpt-02直流电机.ppt

第二章 直流电机 直流电机的应用 电动机运行结论 发电机运行结论 一台直流电机 作为电动机运行——在直流电机的两电刷端 上加上直流电压，电枢旋转，拖动生产 机械旋转 ，输出机械能； 作为发动机运行——用原动机拖动直流电机 的电枢，电刷端引出直流电动势，作为 直流电源，输出电能。 电枢绕组：直流电机电磁感应的关键部件，是直流电机的电路部分，也是机电能量转换的枢纽。 有关电枢绕组的名词、术语 极轴线：磁极中心线 几何中性线：磁极之间的平分线 元件：直流电机中绕组中每个线圈称为元件 第一节距（y1）：同一元件的上层边和下层边之间的距离 第二节距（y2）：元件下层边与其相联结的上层边之间的距离 换向节距（yc或 yk ） ：元件上层边与下层边所连接的两个换向片 之间的距离（一般用换向片数计算） 极对数（p）、槽数（Q）、元件数（S）、换向片数（K） 极距（τ）：铁心表面一个极所占的距离（一般用槽数计算） 某一瞬间磁极和电刷的放置 例：画出单叠绕组形式展开图。已知p＝2，Q＝16。 解： 电刷外面看绕组时，电枢绕组由4条并联支路组成。凡上层边处于同一磁极下的元件，其中的电流方向相同，串联起来通过电刷构成一条支路；被电刷短路的元件的元件边处于相邻磁极间的几何中性线上。 单叠绕组的支路数就等于电机的极数，a表示支路对数，则 a p 单叠绕组的特点 单波绕组的特点 结论： 各种绕组的差别主要在于它们并联支路上，支路数多， 相应的组成每条支路的串联元件数就少。 叠绕组：电流较大、电压较低的直流电机。 如正常电压大中容量的直流电机。 波绕组：电流较小、电压较高的直流电机。 如电压较高的中型电机。 磁化曲线 单个元件所产生的电枢磁势 多个个元件所产生的电枢磁势 一、感应电动势的计算 感应电动势：一条支路的电动势（电刷间的电动势） 分析思路：每条支路的元件分布在磁场内的不同的位 置，每个元件内感应电动势的瞬时值是不同的，但元 件数甚多时，任何瞬时构成支路的情况没有大的差 别。每个元件中电动势的变化情况是相同的，因此可 以认为每条支路中各元件电动势瞬时值的总和是不变 的。先求出每个元件电动势的平均值，再乘上每条支 路中串连的元件数即可得到支路电动势。 感应电动势计算公式可表示为： 若元件数为 ，则电枢表面 段上共有元件边数为 ， 段电流所产生的电磁转矩为 不计饱和影响，电磁转矩计算公式可表示为： 三、电磁功率 不考虑饱和影响，根据感应电动势和电磁转矩计算公式 元件两个出线端连接于相邻两个换向片上。 并联支路数等于磁极数，2a 2p。 每条支路由不同的电刷引出，电刷数等于磁极数。 正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势， 电枢电压等于支路电压。 正负电刷引出的电枢电流为各支路电流之和，即 （二）单波绕组 单波绕组—不是把元件依串联，而是把相隔大约两个极距，即在磁场中的位置差不多相对应的元件连接起来。两个元件串联后形似波浪。 绕组从某一换向片出发，沿电枢铁心一周后回到原来出发点相邻的一片上，由此再绕下去。 单波绕组换向极距 必须符合： 例：一台直流电动机绕组数据为；p 2, S K Q 15 则 支路1：13 、6、14 、7、15 支路2：4、11、3、10、2 支路1：13 、6、14 、7、15 支路2：4、11、3、10、2 同极下各元件串联起来组成一条支路，支路 对数a 1,与磁极对数p无关。 当元件几何尺寸对称时，电刷在换向器表面 上的位置对准主磁极中心线，支路电动势最大。 电刷数应等于磁极数。 电枢电流 直流电机的电枢绕组除了单叠、单波两种基本形式以外，还有其他形式，如复叠绕组、复波绕组、混合绕组等。 第四节 直流电机的励磁方式及磁场 一、直流电机的励磁方式 励磁绕组如何供电，产生励磁磁动势而建立主磁场。 1、他励直流电机——励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而是由其他直流电源对励磁绕组供电。 2、并励直流电机——励磁绕组与电枢绕组并联。 3、串励直流电机——励磁绕组与电枢绕组串联。 4、复励直流电机——两个励磁绕组，一个与电枢绕组并联,另一个与电枢绕组串联。 积复励：串励绕组产生的磁动势与并励绕组产生的磁动势方向相同。 差复励：串励绕组产生的磁动势与并励绕组产生的磁动势方向相反。 二、直流电机的空载磁场 直流电机的空载磁场是指电枢电流等于零或者很小时，由励磁磁动势单独建立的磁场。 主磁通：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，再经过定子轭回到原来N极。 漏磁通：不进入电枢铁心，仅交链励磁绕组和空气。 气隙中主磁场磁通密度的分布 在主极轴附近的气隙较小，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