第2章 直流电机-1.ppt

序 课程介绍 绪 论 电机是实现能量转换和信号转换的电磁装置。 一、电机在国民经济中的作用： 1. 电能的生产、传输和分配中的主要设备 2. 各种生产机械和装备的动力设备 3. 自动控制系统中的重要元件 交流电动机 齿轮减速电动机和单相交流电动机 交流发电机 三相交流发电机 交流发电机 无刷交流发电机和小型交流发电机 直流电动机 微型直流电动机和永磁直流电动机 §2-4 直流电机的磁场 直流电机的励磁方式 他励直流电机 并励直流电机 串励直流电机 复励直流电机 1. 他励直流电机 励磁绕组由其他来源提供 与电枢绕组没有电的联系 永磁直流电机属他励电机 永磁直流由永磁体产生磁场 If只有额定电流的5%以内 2. 并励直流电机 励磁绕组与电枢绕组并联 励磁电压=电枢端电压 If只有额定电流的5%以内 3. 串励直流电机 励磁绕组与电枢绕组串联 励磁电流=电枢电流=大 4. 复励直流电机 有2个励磁绕组 1个与电枢绕组并联 ——并励绕组 1个与电枢绕组串联 ——串励绕组 积复励 差复励 二. 直流电机的空载磁场 空载运行 直流电机不带负载(不输出功率)时的运行状态 空载电流 相对额定电流而言，很小、常认为=0 空载磁场——主磁场 主磁极励磁磁动势单独产生的励磁磁场 1. 主磁通和漏磁通 磁通：由励磁绕组通电产生 **主磁通Φ0 与电枢绕组匝链的磁通; **主磁路 主磁极、气隙、电枢齿、轭、定子轭 **漏磁通Φs 只与励磁绕组匝链的磁通； 2. 直流电机的空载磁化特性 Φ0=f（If0） Φ0=f（Ff0） 饱和： **磁阻非线性 **磁阻变大 **电机工作点选在磁路开始饱和的A点 3. 空载磁场气隙磁密分布曲线 气隙δ 极距τ=πD/(2p) 磁极极靴的宽度≈75%τ 气隙磁密 平均气隙磁密 二. 电流电机的电枢反应及负载磁场 1.直流电机的电枢反应 负载时，电枢绕组通有负载电流，由此产生电枢磁动势Fa， Fa与励磁磁动势Ff共同合成负载时的气隙磁密，它与空载气隙磁密分布不同。电枢磁动势对气隙磁密分布的影响称为电枢反应。 2. 直流电机的电枢磁场 **分析仅由电枢绕组的电流产生的磁场。用右手螺旋定则可以电枢磁动势的方向。 **电枢磁动势Fa 先分析只有1个整距元件 Wc匝，电流ia，磁动势为ia Wc 设从电枢出、进定子的磁动势为+ 可得1个绕组元件的磁动势如图 3个元件——3阶梯波形 3. 负载时的气隙合成磁场 1）物理中性线偏离了几何中性线 不考虑饱和，每极总磁通Φ不变 电枢反应的影响，使电枢表面磁密=0的物理中性线偏离了几何中性线 对电动机，物理中性线逆着旋转方向偏离了几何中性线 对发电机，物理中性线顺着旋转方向偏离了几何中性线 2）考虑饱和的影响 考虑饱和的影响，半个极下减少的磁通大于增加的磁通，使每极总磁通减小。 如电刷放在几何中性线上，电枢反应的影响： (1)是气隙磁场发生畸变，物理中性线偏离了几何中 性线 (2)考虑饱和的影响，半个极下减少的磁通大于增加的磁通，使每极总磁通减小。 电枢绕组的感应电动势 四. 电枢绕组的电磁转矩 电枢电动势、电磁转矩公式 §2-5 直流电机的电枢电动势、电磁转矩和电磁功率 一、直流电动机稳定运行的基本关系式 电压平衡方程式 转矩平衡方程式 功率平衡方程式 电动机惯例 反电动势Ea 与U方向相反 励磁绕组与电枢绕组是并联的 1.电压平衡方程式 2. 转矩平衡方程式 电磁转矩T，与n同方向——拖动转矩 空载损耗转矩T0，为制动转矩 轴输出的转矩T2，带动生产机械(负载转矩)，通常是制动转矩。 3. 功率平衡方程式 电磁功率Pem 在电磁感应作用下，由电能转换为机械能，或由机械能转换为电能的这部分功率称为电磁功率。用Pem表示。 功率平衡方程式 他励电动机 二、并励直流电动机的工作特性 换向火花 换向周期Tk 换向条件不好则会在电刷与换向器之间产生火花。超过一定限度，会烧坏电刷和换向器。 正常工作时，火花等级不超过1.5级； 短时过载时，火花等级不超过2级。 1.直线换向(电阻换向) ** 只考虑接触电阻，它与接触面积成反比。 ** 接触电阻是均匀变化的。 ** 换向元件的电流是由ia 均匀变化到-ia 2.延迟换向 延迟换向 二、产生火花的其他原因 机械原因——装配因素 化学原因——环境因素 三、改善换向的方法 用换向极改善换向 四、环火与补偿绕组 产生环火的原因 电枢反应 1.转速特性 ? ? 2.转矩特性 3.效率特性 当可变损耗pcu等于不变损耗时，效率η达到最大值。 直线换向的特点：电刷下的电流密度为常数，不产生火花。——理想换向 自感电势 互感电势 切割电势 电抗电势 ① 元件从+ia → -ia产生电抗电势er，