第二章直流电机详解.pptVIP

电机与拖动基础 张倩 qianzh@mail.ustc.edu.cn 直流电机中，主磁通是主要的，它能在电枢绕组中感应电动势或产生电磁转矩，而漏磁通没有这个作用，它只是增加主磁极磁路的饱和程度。在数量上，漏磁通比主磁通小得多，大约是主磁通的20%。 磁力线由N极出来，经气隙、电枢齿部、电枢铁心的铁轭、电枢齿部、气隙进入S极，再经定子铁轭回到N极 主磁通 主磁路 磁力线不进入电枢铁心，直接经过气隙、相邻磁极或定子铁轭形成闭合回路 漏磁通 漏磁路 空载时，励磁磁动势主要消耗在气隙上。当忽略铁磁材料的磁阻时，主磁极下气隙磁通密度的分布就取决于气隙的大小和形状。 几何中性线 极靴 极身 （a）气隙形状 磁极中心及附近的气隙小且均匀，磁通密度较大且基本为常数，靠近极尖处，气隙逐渐变大，磁通密度减小；极尖以外，气隙明显增大，磁通密度显著减少，在磁极之间的几何中性线处，气隙磁通密度为零。 空载时的气隙磁通密度为一平顶波，如下图(b) 所示。 空载时主磁极磁通的分布情况，如右图(c) 所示。 为了感应电动势或产生电磁转矩，直流电机气隙中需要有一定量的每极磁通 ，空载时，气隙磁通 与空载磁动势 或空载励磁电流 的关系，称为直流电机的空载磁化特性。如右图所示。 为了经济、合理地利用材料，一般直流电机额定运行时，额定磁通 设定在图中 A点，即在磁化特性曲线开始进入饱和区的位置。 1.3.2 直流电机负载时的负载磁场 直流电机带上负载后，电枢绕组中有电流，电枢电流产生的磁动势称为电枢磁动势。电枢磁动势的出现使电机的磁场发生变化。 右图为一台电刷放在几何中性线的两极直流电机的电枢磁场分布情况。 假设励磁电流为零，只有电枢电流。由图可见电枢磁动势产生的气隙磁场在空间的分布情况，电枢磁动势为交轴磁动势。 如果认为直流电机电枢上有无穷多整距元件分布，则电枢磁动势在气隙圆周方向空间分布呈三角波，如图中 所示。 由于主磁极下气隙长度基本不变，而两个主磁极之间，气隙长度增加得很快，致使电枢磁动势产生的气隙磁通密度为对称的马鞍型，如图中 所示。 1.3.3 直流电机的电枢反应 当励磁绕组中有励磁电流，电机带上负载后，气隙中的磁场是励磁磁动势与电枢磁动势共同作用的结果。电枢磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反应与电刷的位置有关。 1、当电刷在几何中性线上时，将主磁场分布和电枢磁场分布叠加，可得到负载后电机的磁场分布情况，如图（a）所示。 主磁场的磁通密度分布曲线 电枢磁场磁通密度分布曲线 两条曲线逐点叠加后得到负载时气隙磁场的磁通密度分布曲线 由图可知，电刷在几何中性线时的电枢反应的特点： 2)、对主磁场起去磁作用 1)、使气隙磁场发生畸变 空载时电机的物理中性线与几何中性线重合。负载后由于电枢反应的影响，每一个磁极下，一半磁场被增强，一半被削弱，物理中性线偏离几何中性线 角，磁通密度的曲线与空载时不同。 磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，因此每极量的磁通量与空载时相同。电机正常运行于磁化曲线的膝部，主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁心磁阻增大，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去磁性质。 2、当电刷不在几何中性线上时 电刷从几何中性线偏移 角，电枢磁动势轴线也随之移动 角，如图(a)(b)所示。 电枢磁动势可以分解为两个垂直分量：交轴电枢磁动势 和直轴电枢磁动势 。 交轴和直轴去磁 交轴和直轴助磁 电动机 交轴和直轴助磁 交轴和直轴去磁 发电机 电刷逆转向偏移 电刷顺转向偏移 1.4.1 直流电机的电枢电动势 1.4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩 产生:电枢旋转时,主磁场在电枢绕组中感应的电动势简称为电枢电动势。 大小: 性质: 发电机——电源电势(与电枢电流同方向); 电动机——反电势(与电枢电流反方向). ) ( 电动势常数 为电机的结构常数 其中 可见,直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通及转速有关。 1.4.2 直流电机的电磁转矩 产生:电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受电磁力的作用,该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。 大小: 性质: 发电机——制动(与转速方向相反)； 电动机——驱动(与转速方向相同)。 可见，制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电流成正比 为电机的转矩常数，有 其中 第八节 2 直