控制电机 直流测速发电机.pptxVIP

第2章 直流测速发电机;2.1 直流发电机工作原理和结构 ;图 2 - 1 直流发电机原理图 ; 图 2-1(a)是该两极电机的示意图。 如图示， 在空间固定不动的磁极N , S之间， 有一个铁质圆柱体(电枢铁心)装在转轴上，磁极与铁心间的气隙称为空气隙。导体ab, cd固定在电枢铁心表面径向相对的位置并连成一个线圈(元件)。换向片之间、 换向片与转轴之间均相互绝缘， 这部分称为换向器。 整个转动部分称为电枢， 固定不动的导电片A、B(电刷)压在换向片上，为滑动接触。磁极的中心线称为磁极轴线， N , S极之间的中心线称为几何中性线，如图 2 - 1(b)。 ; 磁极产生的磁通由N极出发经过电枢铁心进入S极。用原动机拖动电枢以转速n逆时针方向旋转，则导体ab, cd切割磁力线而产生电势。根据右手定则，在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a, S极下导体cd中电势由d指向c。在图 2 - 1(b)中分别用⊙、 表示。 线圈两个有效边中的电势大小相等方向相反， 因此， 整个线圈电势是两个有效边电势之和， 即为一个有效边电势的两倍， 电势方向是由d指向a, 故a为正， d为负。 电刷A通过换向片与线圈的a端相接触， 电刷B与线圈的d端相接触， 故此时A电刷为正， B电刷为负， 电刷两端电势EBA=eda=edc+eba。; 当电枢转过180°以后，导体cd处于N极下，导体ab处于S极下，这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相反，于是线圈电势的方向也变为由a到d, 此时d为正，a为负，而两电刷间电势E BA=ead=eab+ecd，仍然是A刷为正，B刷为负。 ; 电枢连续旋转， 导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线， 因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 在两极情况下， 线圈每转一圈， 电势交变一次。 但是， 电刷电势的极性始终不变。 这是由于通过换向器的作用， 无论线圈转到什么位置， 电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接， 如电刷A始终与处在N极下的导体相连接， 而处在一定极性下的导体电势方向是不变的， 因而电刷两端得到的电势极性不变。; 2.1.2 直流电势的形成 根据法拉第电磁感应定律，导体切割磁通产生的电势为  ei=Bxlv (2 - 1) 式中，Bx为导体所处位置的气隙磁通密度； l为导体有效长度(即电枢铁心的长度)； v为导体切割磁场的线速度(即电枢圆周速度)。 对已制成的电机， l为定值， 若电枢转速n恒定， 则v亦为常值， 所以 ei∝Bx。  ; 在整个磁极下， 气隙磁通密度沿电枢圆周不是均匀分布， 而是按图 2 - 2(a)所示规律分布的。 导体处于不同位置， 产生的电势大小不同， 其随时间变化的规律与Bx相同。 ; 经换向器换向后， 电刷间电势虽然方向不变， 但却有很大的脉动， 如图 2 - 2(b)所示。显然， 这样的电势不是直流电势， 暂且称其为脉动电势。 为减小电势的脉动程度，实际电机中不是只有一个线圈(元件)，而是由很多元件组成电枢绕组。 这些元件均匀分布在电枢表面， 并按一定的规律连接。 ; 图 2 - 3是一个实际电机的模型: 电枢铁心表面有齿有槽， 槽中安放元件，元件形状如图 2 - 4 所示。 放在槽中的元件边为有效边，连接有效边的导线称为端部连线。元件的两个有效边分别安放在电枢圆周两个相对的槽中，且一个有效边放在槽的上层(靠近槽口)，另一个有效边放在槽的下层(靠近槽底)， 并用上层边所在的槽号表示元件号。 ;图 2 - 3 实际电机模型 ;图 2 - 4 电枢元件 ;图 2 - 5 等值电路 ; 图 2 - 6 描绘了电刷A、 B之间输出电势随时间变化的曲线。 图中曲线 1 和 2表示相邻两个元件的电势， 因为元件空间位置夹角90°， 则元件电势时间相位差90°。电刷电势是支路中两个元件电势曲线之合成， 即曲线 3。 与图 2 - 2(b)比较可见， 此时输出电势平均值变大， 脉冲相对来说变小。 如果电枢表面槽数增多， 元件数增多， 则电刷间串联的元件数增多， 输出电势的平均值将更大， 脉动更小， 就得到大小和方向都不变的直流电势。 ;图 2 - 6 电刷输出电势 ;图 2 - 7 直流电机示意图 ?; 2.1.3 直流电机基本结构