电机学课件：第3-4讲 直流电机的电枢反应.ppt

电机学电机学第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应介绍内容介绍内容1.直流电机的电枢磁势直流电机的电枢磁势2.直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应3.直流电机的电磁转矩直流电机的电磁转矩第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应1l 空载时，气隙中仅有励磁磁场空载时，气隙中仅有励磁磁场l 负载时，电枢绕组中流过电枢电流，电流产负载时，电枢绕组中流过电枢电流，电流产生的电枢磁势也作用于气隙，并于励磁磁势共生的电枢磁势也作用于气隙，并于励磁磁势共同产生气隙合成磁场同产生气隙合成磁场l电枢反应：电枢磁势使气隙磁场发生的变化电枢反应：电枢磁势使气隙磁场发生的变化l 本章分析直流电机电枢反应的作用，指出本章分析直流电机电枢反应的作用，指出航空直流电机电枢反应的特点分析时，首先航空直流电机电枢反应的特点分析时，首先研究电枢磁势沿气隙圆周的分布，然后研究气研究电枢磁势沿气隙圆周的分布，然后研究气隙磁场的分布最后推导电磁砖矩的表达式隙磁场的分布最后推导电磁砖矩的表达式第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 2 1.直流电机的电枢磁势直流电机的电枢磁势一、电枢磁动势的空间分布一、电枢磁动势的空间分布l 直流电机负载后，电枢绕组有电流通直流电机负载后，电枢绕组有电流通过，并产生电枢磁场。

负载时气隙磁场过，并产生电枢磁场负载时气隙磁场由主磁场和电枢磁场共同决定电枢磁由主磁场和电枢磁场共同决定电枢磁场会对主磁场产生一定的影响，这一影场会对主磁场产生一定的影响，这一影响称为响称为电枢反应电枢反应l 电枢磁势的分布与电枢电流的分布有电枢磁势的分布与电枢电流的分布有关第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 3 3 1.直流电机的电枢磁势直流电机的电枢磁势l 电枢电流的方向由电刷来界定图中电枢电流的方向由电刷来界定图中电刷以上电流为流出纸里，电刷以下为电刷以上电流为流出纸里，电刷以下为流入纸面这样的电流分布所产的磁力流入纸面这样的电流分布所产的磁力线如图所示右手定则）线如图所示右手定则）第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 4 4 1.直流电机的电枢磁势直流电机的电枢磁势l 可见，电枢磁势的轴线总是与和电刷接触的导体的可见，电枢磁势的轴线总是与和电刷接触的导体的连线重合或者连线重合或者说电刷位置决定了电枢磁势的轴线说电刷位置决定了电枢磁势的轴线l 当电刷与处于几何中性线上的导体相接触时，电当电刷与处于几何中性线上的导体相接触时，电枢磁势的轴线在交轴方向。

并把这一磁势称为枢磁势的轴线在交轴方向并把这一磁势称为交轴电交轴电枢反应磁势枢反应磁势第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 5 5 1.直流电机的电枢磁势直流电机的电枢磁势l 设设直轴线直轴线与电枢外圆的交点为与电枢外圆的交点为0点，在距点，在距0点为点为X 处作一闭合磁力线回路处作一闭合磁力线回路l 该闭路包围的电流数即为总磁势该闭路包围的电流数即为总磁势Fa第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 6 2.直流发电机的电枢反应直流发电机的电枢反应 主磁场为平顶波，电枢主磁场为平顶波，电枢磁场为马鞍形波在一个磁场为马鞍形波在一个极距内相加时，一半极距极距内相加时，一半极距内磁密加强，另一半极距内磁密加强，另一半极距内磁密减弱如果电机的内磁密减弱如果电机的磁场不饱和磁场不饱和，则半个极距，则半个极距内增加的磁通量与另半个内增加的磁通量与另半个极距内减少的磁通量相等极距内减少的磁通量相等即即每极总磁通每极总磁通 与空载时一与空载时一样样第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 7 2.直流发电机的电枢反应直流发电机的电枢反应 b 如果电机的如果电机的磁磁场饱和场饱和，则半个极，则半个极距内增加的磁通量距内增加的磁通量与另半个极距内减与另半个极距内减少的磁通量少的磁通量不相等不相等。

即即每极总磁通比空每极总磁通比空载时要减少载时要减少第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 8 2.直流发电机的电枢反应直流发电机的电枢反应 对对航空直流发电机航空直流发电机，其，其电枢电流电枢电流比地面电机要比地面电机要大大如果电机的合成如果电机的合成磁场波形磁场波形畸变更严重畸变更严重，物理中线偏，物理中线偏离几何中线离几何中线更远更远使前极前极尖尖区域内有相当大部分的区域内有相当大部分的极性反转极性反转l 使换向恶化使换向恶化l 减小输出电动势减小输出电动势第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 9 2.直流发电机的电枢反应直流发电机的电枢反应l 电枢反应：气隙磁场发生电枢反应：气隙磁场发生畸畸变变/每极每极磁通减少磁通减少l 此反应会对电机性能产生此反应会对电机性能产生不良影响不良影响电枢磁势的轴线总电枢磁势的轴线总是与和电刷接触的导体的连线是与和电刷接触的导体的连线相一致当电刷与几何中性线相一致当电刷与几何中性线上的导体相接触时，电枢磁势上的导体相接触时，电枢磁势的轴线也处于几何中性线上，的轴线也处于几何中性线上，即与主极轴线正交，称其为即与主极轴线正交，称其为交交轴电枢磁势轴电枢磁势。

第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 10 2.直流发电机的电枢反应直流发电机的电枢反应l 气隙磁场发生气隙磁场发生畸变畸变，零磁通点移位，电刷移到零磁，零磁通点移位，电刷移到零磁通点上如果将电刷位置逆时针移动通点上如果将电刷位置逆时针移动 角，则电枢磁势角，则电枢磁势可分为两部分可分为两部分l 2范围内的磁势为直轴电枢磁势范围内的磁势为直轴电枢磁势Fad 2)角度角度内的磁势为交轴电枢磁势内的磁势为交轴电枢磁势 Faq 第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 11 2.直流发电机的电枢反应直流发电机的电枢反应l 直轴电枢磁势的作用为：直轴电枢磁势的作用为： 对对发电机发电机来来说，电刷顺转向偏移时为说，电刷顺转向偏移时为去磁去磁，逆转向偏，逆转向偏移时为移时为增磁增磁； 对电动机来说，电刷顺转向对电动机来说，电刷顺转向偏移时为偏移时为增磁增磁，逆转向偏移时为，逆转向偏移时为去磁去磁NS第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 12 3.直流电机的电磁转矩直流电机的电磁转矩l 当电枢绕组中有电流流过时，绕组每一根导体当电枢绕组中有电流流过时，绕组每一根导体中流过电流为中流过电流为 Ia /2a 。

这些载流导体在电机磁场中这些载流导体在电机磁场中作用，使电枢受到一个转矩，称为电磁转矩作用，使电枢受到一个转矩，称为电磁转矩用来用来T em表示l 一根长度为一根长度为l 的导体中流过电流时，此导体受的导体中流过电流时，此导体受的电磁力为：的电磁力为： f =Bxlial 为简化分析，应用平均磁感应强度为简化分析，应用平均磁感应强度Bav的概念的概念l 则则Bavl=, =D/2pl 导体受的平均电磁力为：导体受的平均电磁力为： fav=Bavlia第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 13 3.直流电机的电磁转矩直流电机的电磁转矩第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 14 3.直流电机的电磁转矩直流电机的电磁转矩l导体受的平均电磁转矩为：导体受的平均电磁转矩为： Tav=favD/2l全部全部N根受力导体的总和就是电枢绕组的电磁转根受力导体的总和就是电枢绕组的电磁转矩为矩为： lTem= NTav=NfavD/2 = IapN/2alCT=pN/2al此式忽略了换向元件的影响和齿槽的影响此式忽略了换向元件的影响和齿槽的影响第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 15 3.直流电机的电磁转矩直流电机的电磁转矩第第3-43-4讲讲 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 16小结 电枢反应电枢反应：电枢磁势使气隙磁场发生的变化电枢磁势使气隙磁场发生的变化 直轴电枢磁势的作用为：直轴电枢磁势的作用为： 对对发电机发电机来说，电刷顺转向偏移时为来说，电刷顺转向偏移时为去磁去磁，逆转，逆转向偏移时为向偏移时为增磁增磁； 对对电动机电动机来说，电刷顺转向偏移时为来说，电刷顺转向偏移时为增磁增磁，逆转，逆转向偏移时为向偏移时为去磁去磁。

交轴电枢磁势的作用为：产生电磁转矩交轴电枢磁势的作用为：产生电磁转矩作业 3-6，3-7，3-9谢谢谢谢 。