直流电机的磁场与电枢反应课件.ppt

直流电机的磁场与电枢反应课件v有关技术术语：有关技术术语： ■ 极轴线极轴线: :是将每个主磁极分成左右对称两部分的直线； ■ 几何中性线几何中性线：：相邻两个主磁极之间的几何分界线，到 两个主磁极轴线的距离相等； ■ 极距极距: : 相邻两个主磁极沿电枢圆周表面的圆弧距离； τ=Z/2p Z表示电枢槽数，p表示极对数；NNSS几何中性线极靴极身极轴线直流电机的磁场与电枢反应课件v有关技术术语：有关技术术语：叠绕组叠绕组波绕组波绕组元件边y1y2y ■ 第一节距第一节距y1 1: :两个有效元件边之间的距离，以所跨槽数表示; 根据y1与τ的关系又分为整距元件、短距元件和长距元件 ■ 第二节距第二节距y2：：下层元件边与 紧接串联上层元件边间的距离； ■ 合成节距合成节距y ：：相邻两个元件边之间的距离； y ＝＝ y1 －－ y2 单叠绕组中：单叠绕组中：y ＝＝ 1直流电机的磁场与电枢反应课件第一章 直流电机的原理 —— —— 直流电机的磁场与电枢反应直流电机的磁场与电枢反应 主讲：武桐主讲：武桐 直流电机的磁场与电枢反应课件第一章 直流电机的原理v 直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式 P17 v 直流电机的空载磁场直流电机的空载磁场 P8v 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应 P13v 直流电机电枢电动势与电磁转矩直流电机电枢电动势与电磁转矩 P16直流电机的磁场与电枢反应课件一、直流电机的励磁方式一、直流电机的励磁方式v励磁方式：励磁方式：两大绕阻即两大绕阻即励磁绕阻励磁绕阻与与电枢绕阻电枢绕阻间间 的关系。

的关系图图1 1－－19 19 各种励磁方式的直流发电机各种励磁方式的直流发电机v分类：分类：直流发电机按直流发电机按励磁方式励磁方式可分为：可分为：直流电机的磁场与电枢反应课件v他励：他励： 励磁绕组与电枢绕组励磁绕组与电枢绕组无关无关一、直流电机的励磁方式一、直流电机的励磁方式－－电枢电流－－电枢电流－－额定电流（回路电流）－－额定电流（回路电流）－－励磁电流－－励磁电流 v并励：并励： 励磁绕组与电枢绕组励磁绕组与电枢绕组并联并联直流电机的磁场与电枢反应课件v串励：串励： 励磁绕组与电枢绕组励磁绕组与电枢绕组串联串联 一、直流电机的励磁方式一、直流电机的励磁方式短短分分接接法法长长分分接接法法 v复励：复励： 既有既有并励并励绕组又有绕组又有串励串励绕组绕组直流电机的磁场与电枢反应课件直流电机的磁场与电枢反应课件一、直流电机的励磁方式一、直流电机的励磁方式图图1 1－－19 19 各种励磁方式的直流发电机各种励磁方式的直流发电机v分类：分类：直流发电机按直流发电机按励磁方式励磁方式可分为：可分为：直流电机的磁场与电枢反应课件二、直流电机的空载磁场二、直流电机的空载磁场1．空载的含义．空载的含义v直流电机直流电机空载空载是指电机对外无功率输出、不带是指电机对外无功率输出、不带负载空转的一种状态。

负载空转的一种状态v直流电机直流电机空载空载时，励磁绕组内有励磁电流，电时，励磁绕组内有励磁电流，电动机电枢电流很小可忽略，而发电机电枢电流动机电枢电流很小可忽略，而发电机电枢电流为零，这时电机的磁场由励磁电流单独建立为零，这时电机的磁场由励磁电流单独建立直流电机的磁场与电枢反应课件二、直流电机的空载磁场二、直流电机的空载磁场2．直流电机的磁路．直流电机的磁路v 空载时，只有主磁极的励磁绕组流过的励磁电空载时，只有主磁极的励磁绕组流过的励磁电 流流 产生的磁场产生的磁场v 磁通选择导磁回路的原则：磁通选择导磁回路的原则： 最小磁阻最小磁阻 最短磁路最短磁路直流电机的磁场与电枢反应课件主磁路：主磁路：N N极铁芯极铁芯→→气隙气隙→→电枢齿电枢齿P→P→电枢磁轭电枢磁轭→→经相邻经相邻S S板下的电枢齿板下的电枢齿→→气隙气隙→ S→ S极铁芯极铁芯 → →定子磁轭定子磁轭→ → N N极铁芯极铁芯漏磁路：漏磁路：N N极铁芯极铁芯→→气隙气隙→→定子磁轭定子磁轭→→N N极铁芯极铁芯直流电机的磁场与电枢反应课件二、直流电机的空载磁场二、直流电机的空载磁场2．直流电机的磁路．直流电机的磁路v 主磁通主磁通 走主磁路走主磁路 80% 漏磁通漏磁通 走漏磁路走漏磁路(不进入电枢不进入电枢) 20%v 直流电机磁通的作用：直流电机磁通的作用： ■ 主磁通在转子导体（电枢绕组）中产生感应电势；主磁通在转子导体（电枢绕组）中产生感应电势； ■ 漏磁通不产生感应电势，可能引起主磁极铁芯饱漏磁通不产生感应电势，可能引起主磁极铁芯饱 和和, ,增大磁路磁阻。

增大磁路磁阻v 思考思考 ？？为什么主磁极在定子内缘相间排列？（偶数个）为什么主磁极在定子内缘相间排列？（偶数个）图图图图1 1 1 1－－－－5 5 5 5直流电机的磁场与电枢反应课件二、直流电机的空载磁场二、直流电机的空载磁场3．直流电机的磁化曲线．直流电机的磁化曲线v磁化曲线：磁化曲线： 磁通磁通 与励磁电流与励磁电流 的关系的关系v曲线特性曲线特性 ■ 较小时，铁芯磁阻较小，较小时，铁芯磁阻较小， 与与 呈线性关系；呈线性关系； ■ 增大时，铁芯饱和，磁阻增加，曲线出现饱和增大时，铁芯饱和，磁阻增加，曲线出现饱和2.磁化曲线1.气隙线v直流电机额定运行时，额定磁通直流电机额定运行时，额定磁通 设定在设定在c点，即在磁化特性曲线开始点，即在磁化特性曲线开始进入饱和区的位置进入饱和区的位置d饱和系数，饱和系数，1.11～～1.35直流电机的磁场与电枢反应课件 ■ 磁密分布：如图所示；磁密分布：如图所示； ■ 电枢表面磁通密度电枢表面磁通密度 与气与气 隙长度隙长度 成反比，成反比，钟形波钟形波；； ■ 是气隙磁密的平均值。

是气隙磁密的平均值二、直流电机的空载磁场二、直流电机的空载磁场4．气隙磁密分布．气隙磁密分布v 气隙磁通：经过气隙进入电枢铁芯的磁通气隙磁通：经过气隙进入电枢铁芯的磁通v 气隙磁通密度：气隙磁通密度：图图1 1－－10 10 气隙磁通密度波形图气隙磁通密度波形图■ 假定：电枢表面光滑；假定：电枢表面光滑； 铁芯磁阻较小；铁芯磁阻较小； 直流电机的磁场与电枢反应课件三、直流电机的电枢反应三、直流电机的电枢反应1．电枢反应定义．电枢反应定义当当Ia≠0，，即电枢绕组中有电枢电即电枢绕组中有电枢电流时，电枢磁动势对主磁极所建立流时，电枢磁动势对主磁极所建立的空载磁场的影响称为的空载磁场的影响称为电枢反应电枢反应■ 以电刷为极轴线，电刷处（几何中性以电刷为极轴线，电刷处（几何中性线）磁动势最强，主磁极轴线处电枢线）磁动势最强，主磁极轴线处电枢磁动势为零磁动势为零;■ 电枢磁动势轴线与主磁极轴线正交，电枢磁动势轴线与主磁极轴线正交，称为交轴电枢磁动势称为交轴电枢磁动势图图1 1－－14 14 二极直流电机的电枢磁场二极直流电机的电枢磁场2．电枢磁场．电枢磁场直流电机的磁场与电枢反应课件三、直流电机的电枢反应三、直流电机的电枢反应v主磁极下，主磁极下， 和和 基本基本成正比，与成正比，与 成反比；成反比；极靴下气隙变化很小，极靴下气隙变化很小，在极尖处，由于气隙在极尖处，由于气隙 增大，增大， 反而减小，波反而减小，波形出现凹槽，呈马鞍形。

形出现凹槽，呈马鞍形3．电枢磁通密度．电枢磁通密度图图1 1－－15 15 电枢展开图电枢展开图 －磁动势波形－磁动势波形 －磁通密度波形－磁通密度波形直流电机的磁场与电枢反应课件负载后电机的磁场分布情况负载后电机的磁场分布情况比较两个磁场磁力线，可看出在比较两个磁场磁力线，可看出在N极下，极轴线以右部分加强磁密、以左部分削弱极下，极轴线以右部分加强磁密、以左部分削弱直流电机的磁场与电枢反应课件－励磁磁场－励磁磁场；； －电枢磁场－电枢磁场；； －负载合成磁场（气隙磁场）－负载合成磁场（气隙磁场）主磁场（空载磁场）的主磁场（空载磁场）的磁通密度分布曲线磁通密度分布曲线电枢磁场磁通密度分电枢磁场磁通密度分布曲线布曲线逐点叠加后得到负载时逐点叠加后得到负载时气隙磁场的磁通密度分气隙磁场的磁通密度分布曲线布曲线电枢反应的磁通密度分布曲线电枢反应的磁通密度分布曲线直流电机的磁场与电枢反应课件v使气隙磁场发生畸变使气隙磁场发生畸变 负载后由于电枢反应的影响，每一磁极下，一半磁场被增强，负载后由于电枢反应的影响，每一磁极下，一半磁场被增强，一半被削弱，磁通密度曲线与空载时不同。

一半被削弱，磁通密度曲线与空载时不同三、直流电机的电枢反应三、直流电机的电枢反应4．电枢反应的影响．电枢反应的影响v对主磁场起去磁作用对主磁场起去磁作用 不考虑磁路饱和时，主磁场被削弱的数量等于被加强数量，不考虑磁路饱和时，主磁场被削弱的数量等于被加强数量，但实际中，主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁但实际中，主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁芯磁阻增大，增加的磁通少些，因此负载时每极磁通略为减芯磁阻增大，增加的磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少即电刷在几何中性线时的电枢反应为交轴少即电刷在几何中性线时的电枢反应为交轴去磁去磁性质直流电机的磁场与电枢反应课件v定义：直流电机正常工作时，电枢绕组切割气隙磁通定义：直流电机正常工作时，电枢绕组切割气隙磁通 产生的产生的刷间电动势刷间电动势 四、直流电机电枢电动势与电磁转矩四、直流电机电枢电动势与电磁转矩 1．直流电机的电枢电动势．直流电机的电枢电动势与磁场强度与磁场强度与运动速度与运动速度有关有关可见，直流电机的感应电动势与可见，直流电机的感应电动势与电机结构电机结构、、气隙磁通气隙磁通及及转速转速有关。

有关发电机发电机————电源电势电源电势( (与电枢电流同方向与电枢电流同方向););电动机电动机————反电势反电势( (与电枢电流反方向与电枢电流反方向) )电动势常数电动势常数v公式：公式： v性质：性质：直流电机的磁场与电枢反应课件v定义：直流电机正常运行时，电枢绕组流过电流，这定义：直流电机正常运行时，电枢绕组流过电流，这 些载流导体在磁场中受力所形成的些载流导体在磁场中受力所形成的总转矩总转矩 四、直流电机电枢电动势与电磁转矩四、直流电机电枢电动势与电磁转矩 2．直流电机的电磁转矩．直流电机的电磁转矩拖动转矩拖动转矩阻转矩阻转矩转矩常数转矩常数可见可见,制造好的直流电机其电磁转矩与制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通气隙磁通及及电枢电流电枢电流成正比发电机发电机————制动制动( (与转速方向相反与转速方向相反) )；；电动机电动机————驱动驱动( (与转速方向相同与转速方向相同) )v公式：公式： v性质：性质：直流电机的磁场与电枢反应课件本节小结本节小结要求：要求：v掌握直流电机四种励磁方式；掌握直流电机四种励磁方式；v了解空载磁场、磁路特点；了解空载磁场、磁路特点；v掌握电枢反应的定义及其影响；掌握电枢反应的定义及其影响；v掌握直流电机电枢电动势与电磁转距的表达式。

掌握直流电机电枢电动势与电磁转距的表达式作业：作业：v 1-5、、1-10（第一问）（第一问）、、1-12、、1-13、、1-14 直流电机的磁场与电枢反应课件答：减短磁路，减少衰减，保证磁的通路，增加磁的利用率答：减短磁路，减少衰减，保证磁的通路，增加磁的利用率返回返回直流电机的磁场与电枢反应课件。