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直流电机原理王 嵩songwang@直流电机原理直流电机基本工作原理直流电机基本结构（绕组）直流电机磁场分析直流电机基本方程直流电机基本特性 直流电机换向直流电机拖动2 直流电机绕组直流绕组构成 直流绕组的术语直流电机单叠绕组 直流电机单波绕组各种绕组的应用范围2 直流电机绕组2.1 直流绕组的构成(1) 绕组的要求绕组 由一系列元件边和端接线按一定规律排列构成的感应电势和产生电磁力的导体集合 作用 将导体感应电势有效组织起来 将电枢电流有效分布 要求 节省材料 结构简单 制造维护方便2 直流电机绕组环形绕组示意图鼓形绕组示意图2.1 直流绕组的构成主要分类2 直流电机绕组eeeeeeeeeeeeee(2) 电枢绕组的演变①环形电枢绕组优点绕组不受极数的限制,即同样的绕组可供不同极数的电机使用缺点中空铁心内侧导体无法切割磁极磁通（无磁通可切）以产生电势,即只有一半导体产生电动势，浪费材料且增加电枢电阻须手工绕制,制造费时,且绝缘处理不易使自感及互感增大致换向不良2 直流电机绕组2e 2e 2e 2e 2e 2e 2e2e 2e 2e 2e 2e 2e 2e②鼓形电枢绕组优点导体利用率较环形绕组高可采用成形的绕组,绕置容易及易于绝缘自感及互感较环形绕组小,因此换向较环形绕组优缺点不能适用於不相同极数的电机,有可能电动势方向或电磁力方向会相反而 抵消一部分。2 直流电机绕组(3) 电枢绕组的构成将两根导体组成一个线圈 将多个线圈通过换向片连接起来 所有换向片组成换向器 所有线圈组成绕组2 直流电机绕组2.2 直流绕组的术语元件边：在电枢槽内，感应电势 和产生电磁力的导体端接线：联接两元件边的导体元件：组成绕组的最小独立部分，由两个元件边和端接线组成2 直流电机绕组极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用 表示。电枢绕组基本知识元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中一根称为首端，另一根称为末端。叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串联起来，象波浪式的前进。2 直流电机绕组槽数Q虚槽数Qu= u×Qu为每个槽上下层各有元件边数若每个槽上下层只有一个元件边，则u=1绕组元件数S换向片数K一般情况下，u=1则 Qu=K=S单叠绕组元件 左行 右行 单波绕组元件 右行 极距 τ第一节距 y1 第二节距 y2 合成节距 y 换向节距 yK 2 直流电机绕组第一节距y1元件两有效边在电枢表面所跨的距离尽量接近τ，必定为整数y1=τ 整距绕组 常用y1τ 短距绕组 常用y1τ 长距绕组 第二节距y2相串联的两个元件中，第一个元件的下层边与第二个元件的上层边在电枢表面上所跨的距离合成节距y相串联的两个元件对应边在电枢表面所跨的距离叠绕组 y=y1-y2波绕组 y=y1+y2换向（器）节距yK在换向器表面上，同一个元件的出线端所接的yK=y两个换向片之间所跨的距离2 直流电机绕组2.3 直流电机单叠绕组单叠绕组：所有相邻元件依次串联，同时每个元件的出线端依次连接到相邻的换向片上，最后形成一个闭合回路。y=1，右行； y=-1，左行所有元件电势全部串联成一环状，由电刷分割电刷放在(感应电势为零的元件上)几何中心线上支路为2p偶数，对称2 直流电机绕组画出单叠绕组展开图 某直流电机，极数2p=4，虚槽数Qu，元件数S，换向片数K均为16。第一节距y1合成节距y和换向器节距yk第二节距y22 直流电机绕组(1) 画槽2 直流电机绕组(2) 放磁极2 直流电机绕组(3) 画换向片2 直流电机绕组(4) 连绕组2 直流电机绕组(5) 电动势方向2 直流电机绕组(6) 放电刷2 直流电机绕组2 直流电机绕组单叠绕组展开图单叠绕组是把一个主极下的元件串联成一条支路并联支路数等于极数 4极电机，Qu=S=K=16 单叠右行整距绕组 并联支路对数a=2=p 2 直流电机绕组单叠绕组瞬间电路图Next2 直流电机绕组发电机状态电动机状态2 直流电机绕组单叠绕组特点单叠绕组的特点是相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向节距均为1，即：1）同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与支路数相同，2a=2p。2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势。3）电枢电流等于各支路电流之和。补充为保证各支路电动势相等，不产生环流，可在电枢绕组中理论上电位相等的点用均压线联结2 直流电机绕组2.4 直流电机单波绕组单波绕组：同一极性下对应位置的所有元件串联