《控制电机》素材.ppt

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。 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。 大小: 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 1.5.1 换向概述 1.5 直流电机的换向 为了分析方便假定换向片的宽度等于电刷的宽度。 直流电机的某一个元件经过电刷，从一条支路换到另一条支路时,元件里的电流方向改变，即换向。 电枢移到电刷与换向片2接触时，元件1的被短路，电流被分流。 电刷与换向片1接触时，元件1 中的电流方向如图所示，大小为 。 电刷仅与换向片2接触时，元件1 中的电流方向如图所示，大小为 换向问题很复杂，换向不良会在电刷与换向片之间产生火花。当火花大到一定程度，可能损坏电刷和换向器表面，使电机不能正常工作。 产生火花的原因很多，除了电磁原因外，还有机械的原因。此外换向过程还伴随着电化学和电热学等现象。 元件从开始换向到换向终了所经历的时间，称为换向周期。换向周期通常只有千分之几秒。直流电机在运行中，电枢绕组每个元件在经过电刷时都要经历换向过程。 1.5.2 换向的电磁理论 换向元件中的电动势： 自感电动势 和互感电动势 ：换向元件（线圈）在换向过程中电流改变而产生的。 切割电动势 ：在几何中性线处，由于电枢反应在存在，电枢反应磁密不为零，在换向元件中感应切割电动势。 换向元件中的合成电动势为： 根据楞次定律，自感电动势、互感电动势和切割电动势总是阻碍换向的。 换向电动势 ：在几何中性线处，换向元件在换向磁场中感应的电动势。换向电动势是帮助换向的。 换向元件中的电流： 设两相邻的换向片与电刷的接触电阻分别是 和 ，元件自身的电阻为 ,流过的电流为 ,元件与换向片间的连线电阻为 ,元件在换向时的回路方程： 忽略元件电阻和元件与换向片间的连线电阻，并设电刷与换向片的接触总电阻为 ，则可推导出换向元件中的电流变化规律为 一、直线换向 当 时换向元件电流随时间线性变化。 当 时换向元件电流随时间不 是线性变化，出现电流延迟现象。 二、延迟换向 当 时换向元件电流随时间再是线性变化，出现电流超前现象。 三、超越换向 直线换向 延迟换向 超越换向 1.5.3 改善换向的方法 除了直线换向外，延迟和超越换向时的合成电动势不为零，换向元件中产生附加换向电流，附加换向电流足够大时会在电刷下产生火花。还有机械和化学方面的因素也能引起换向不良产生火花。 改善换向一般采用以下方法： 选择合适的电刷，增加换向片与电刷之间的接触电阻 装设换向磁极 位于几何中性线处装换向磁极。换向绕组与电枢绕组串联，在换向元件处产生换向磁动势抵消电枢反应磁动势 大