第三章 直流电机的电枢绕组.pdf

1第三章 直流电机的电枢绕组• 电枢绕组要求： 在导体数量一定的条件下，应能够产生尽可能大的电势和电磁转矩，并要力求结构简单，运行可靠，维护方便• 总类： 单波绕组、单叠绕组、复波绕组、复叠绕组、混合绕组等• 重点讲授：绕制规律、并联电路、电刷位置及性能特点第三章 直流电机的电枢绕组• 电枢绕组和换向片通过换向片，6个元件依次串连构成一个闭合回路位于对称位置的电刷将闭合的6个线圈分成两个并联支路电枢绕组与电刷连接电刷将环形闭合电枢绕组分成两条对称的并联支路两个电刷位于换向器内圆对称位置（实际放置在外圆上）电枢绕组的一般知识• 绕组的元件两端分别连接到两个换向片上的单匝或多匝线圈现代直流电机为双层绕组，元件一个边放在某一槽的上层，称为上层边，它的另一个边则放在另一槽的下层，称为下层边• 几个基本概念• 元件数S，换向片数K，槽数ZKS = ZS = ZKS ==• 绕组的节距（以单叠绕组为例说明）1 第一节距3 合成节距 和换向片节距2 第二节距定义：元件下层边与其相联结的元件上层边之间的距离为相串连的两元件对应边的距离定义：一个元件两个边的距离y1y2yyk一个元件的首尾端在换向器上的距离。

ετ ±=1y1y2y1==KyyKypZ2=τyyKy21yyy +=2单叠绕组构成实例直流电机：• 计算节距42 =p16=== KSZ44162===pZτ421=±= εpZy1==kyy312=−= yyy绕组连接()nv12151314163456789101112（元件序号）（元件序号）（几何中线）1号元件的上层边放置在1号槽，并起于1号换向片相隔4个槽放置即5号槽放置1号元件的下层边然后将1号元件下层边连接在与1号换向片相隔 个换向片，即2号换向片上Ky•画辐射图121513141634567891011121A1B2A2B选择电刷位置原则为使正、负电刷间引出的电动势最大，电刷应放在不同支路的交界处；在元件的端接线左、右对称 的情况下，此位置恰好在磁极中心线下，所以有 “ 电刷位于磁极轴线上 ” 之说选择电刷位置原则由于被电刷短路的4个元件的边恰好位于两个主级中间的几何中性线位置，如忽略元件和换向器的连线时，则电刷就直接与旋转到几何中性线上的元件边相接触了所以还有 “电刷位于几何中性线上 ”之说该处的磁通密度为零，故被电刷短路的元件电势等于零，被电刷短路时不会产生环流，又对换向有利。

121513141634567891011121A1B2A2B单叠绕组展开图1.槽展开 2.绕组放置 3.安放磁极电刷槽展开 绕组放置 安放磁极、电刷123456789101121314 1615N S N Sττττ+ - + -1A1B2A2B+ －A B并联支路符号图1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1615N S N S+ - + -1A1B2A2B+ －AB3单叠绕组的特点1. 并联支路对数等于磁极对数，即 2. 电刷组数等于磁极数并联支路符号图pa =讨论磁极宽度、电刷宽度、支路元件数123456789101121314 1615N S N S+ - + -1A1B2A2B+ －AB单波绕组• 单波绕组的节距ετ ±=1ypZ2=τpKpZyyk11 ±=±==12yyy −=单波绕组构成实例直流电机：• 计算节距42 =p15=== KSZ34341521=−=−= εpZy71151=−=±==ppZyyk43712=−=−= yyy单波绕组展开图槽展开 绕组放置 安放磁极、电刷1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15ττττN S N S+ - + -+ －并联支路符号图• 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两条并联支路。

单波绕组的并联支路对数与极对数无关，总等于 1，即 • 单波绕组从理论上讲，只需设两组电刷但一般仍采用 2P组电刷它可以减少电刷的接触面积，随之可有效缩短换向器的长度以节省用铜量，还可平衡绕组支路电势1=a4特别注意• 上述讲解的绕组辐射图、绕组展开图和绕组并联支路符号图等只是为了讲述方便给出了一个特例随着电枢旋转，各元件的位置随着时间变化，构成支路的元件（包括数目）在交替更换，另外磁极和电刷的宽度也随着设计要求也有所变化，上述各图具有许多不同的形式，但总体来讲，各类图中其形式是类似的，计算结果也是相近的，而基本原理是完全一致的直流电机绕组的总结• 所有的直流电机的电枢绕组是无头无尾的闭合绕组• 电枢绕组的支路数（ 2a）永远是成对出现，这是由于磁极数(2 p )是一个偶数• 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或接近于零• 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和单波绕组的区别电枢绕组的感应电势•定义： 正负电刷之间的直流电势，也等于电枢绕组的并联支路电势•计算方法： 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。

电枢绕组总导体数为N( ),每条支路串联的有效导体数为 N/2a,则ySWN 2=avaNiiaeaNeE22/1==∑=讨论： 绕组短距、电刷短路、齿槽效应每极主（气隙）磁通（空载、负载）lvBeavav=lBavτφ = pD 2πτ =60Dnv π=DlpBavπφ2=nCnapNEea⋅⋅=⋅⋅= φφ60apNCe60=直流电机电势常数DlpBavπφ2=5P.32：3-4、5、6、73-5题中绘制绕组展开图时，建议磁极宽度占极距的75%，电刷宽度等同于换向片宽度。