直流电机的磁场电动势及转矩.ppt

电信与商务学院 刘洪娥 1.4 直流电机的磁场、电动势及转矩 第1章 直流电机的基本原理 电机与拖动 * 本节主要内容 直流电机的磁场 电枢绕组的感应电动势 电枢绕组的转矩 一.直流电机的空载磁场 空载运行：就是直流电机不带负载(即不输出功率)时的运行状态。 空载运行时，直流电动机的电枢电流很小，直流发电机的电枢电流为零，即电枢绕组不产生磁场。 1、空载磁场：是指主磁极单独产生的磁场,也称为主磁。 2、空载磁化曲线：空载时，每极磁通Φ0与空载励磁电流I0的关系。 1.4.1 直流电机的磁场 1.直流电机的空载磁场 空载运行：就是直流电机 不带负载(即不输出功率)时 的运行状态。 空载磁场：是指主磁极单 独产生的磁场,也称为主磁场。 直流电机铁心空载磁化曲线 1.4.1 直流电机的磁场 直流电机空载磁场分布图 3、空载磁场气隙磁密分布曲线：平顶波。 4、几何中线：相邻两磁极中间的中分线。 5、物理中性线（面）：磁场为零的位置（线或面）。 空载气隙磁密分布曲线 励磁磁场（空载磁场） 几何 中线 N S 物理 中线 1.4.1 直流电机的磁场 一个元件产生的磁势，在气隙中的分布波形 二、直流电机负载磁场及电枢反应 1、直流电机的负载磁场（电枢磁场） 一个元件产生的磁场在空间的分布为矩形波或方波。 矩波或方波内含有大量的谐波磁场，严重的影响其它设备的工作；采用绕组分布形式可以降低或消除影响。 直流电机的电枢磁动势在空间的分布是一个三角波。 直流电机电枢磁势的分布 1.4.1 直流电机的磁场 2、直流电机的电枢反应 电枢反应：电枢磁势对气隙磁密分布的影响。 直流电机为双边励磁的电机。 3、电枢反应的分析 直流电机电枢反应的磁密分布 N S 物理 中性线 合成磁场（负载时的磁场） 1.4.1 直流电机的磁场 4、电枢反应的结果 ①使气隙磁场发生畸变。 ②气隙磁场的畸变使物理中性线偏离几何中性线。 ③磁路饱和时，有去磁作用。 1.4.1 直流电机的磁场 N S 直流电机的空载磁场，与电枢反应合成磁场对比。 几何 中线 N S 励磁磁场 （空载磁场） 物理 中性线 电枢磁场 合成磁场 （负载时的磁场） 物理 中性线 1.4.1 直流电机的磁场 e →∑e →E 1.4.2 直流电机电枢绕组的感应电动势 电枢旋转 n 磁 场Φ ? ? B l R 1. 一根导体产生的平均电动势 (1)气隙磁密的平均值 (2)电枢导体切割气隙磁密的线速度V (3)一根导体感应电动势的平均值 2.电枢绕组总的导体数 则一条并联支路的串联导体数为 Bap = Φ ? l V= n 2?R 60 = n 2p? 60 eap= Bap l V = l Φ ? l n 2p? 60 N= 2SNy N 2a Ea = CeΦ n 单位：Wb 单位：r/min (V) 4.电动势常数Ce 5.方向：由Φ 和 n 共同决定。 Ce = pN 60a 1.4.2 直流电机电枢绕组的感应电动势 3.直流电机感应电动势(一条并联支路的电动势) Ea= eap N 2a = Φn=CeΦn pN 60a 6.性质 发电机为电源电动势；电动机为反电动势。 7.感应电动势的物理意义 表征机械大小的转速n在磁场能力大小为Φ的转化下，通过电机结构大小为Ce的载体，转换成电的大小为电动势Ea。 1.4.2 直流电机电枢绕组的感应电动势 1.4.3 直流电机的电磁转矩 ? ? B l R 电枢电流 i 磁 场Φ F→T 1.一根导体所受平均电磁力的大小为 fap= Bap l ia 而 ia= Ia 2a 则 fap= Bap l Ia 2a 2.一根导体产生的平均电磁转矩 Tap= fap D 2 = Bap l Ia 2a D 2 1.4.3 直流电机的电磁转矩 3.电枢绕组的电磁转矩 T=NTap=NBapl Ia 2a D 2 = N Φ ? l l Ia 2a 1 2 2p? ? = ΦIa=CTΦIa pN 2?a T = CTΦ Ia 单位：Wb 单位：A (N·m) 4