第二章直流电机分解.ppt

* * 第四节 直流电机的励磁方式及磁场 一、直流电机的励磁方式 1、他励直流电机——励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而是由 其他直流电源对励磁绕组供电。 2、并励直流电机——励磁绕组与电枢绕组并联。 3、串励直流电机——励磁绕组与电枢绕组串联。 4、复励直流电机——两个励磁绕组，一个与电枢绕组并联， 另一个与电枢绕组串联。 * 二、直流电机的空载磁场 直流电机的空载磁场是指由励磁磁动势单独建立的磁场。 主磁通 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。参加能量转换，是工作磁通。 漏磁通 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。不参加能量转换，不是工作磁通。 * 直流电机的磁化曲线 电机运行时，要求每极下有一定量的主磁通 ，也就是要求有一定的励磁磁动势，由于励磁绕组的匝数已经确定，所以就要求有一定的励磁电流。反映主磁通与励磁磁动势或励磁电流之间的关系曲线称为直流电机的磁化曲线。 * 空载时气隙磁密的分布 空载时，励磁磁动势主要消耗在气隙上。气隙各处的磁密与该处的气隙长度成反比，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。 * 三、直流电机负载时的磁场及电枢反应 电枢电流产生的磁动势称为电枢磁动势，电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应。 电枢磁动势的轴线与电刷轴线重合。 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。 * 电枢导体中电流为is，电枢直径为D，电枢上导体总数为Z，则电枢表面单位圆周长度上的安培导线数A为 根据安培环路定律，在x点处气隙电枢磁势为： x点处气隙磁密为： 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。 * 电枢反应后磁动势波形 * 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 ，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点，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。 * 第五节 感应电动势和电磁转矩的计算 一、感应电动势的计算 位于x处，以匀速v运动，且有效长度为l的导体，其感应电势为： 设电枢导体总数Z，支路对数为a,平均磁密为Bpj,电枢电势Ea为 电枢表面周长为 n的单位为r/min * 对制成的电机，Ce=pZ/60a为一个常数，称为电动势常数 若不计饱和影响，有 其中Kf 为比例常数 感应电动势的计算公式又可表示为 其中 ； Ω为机械角速度。 感应电动势的大小与每极磁通和电枢转速的乘积成正比，如不记饱和影响，它与励磁电流和电枢机械角速度的乘积成正比。 * 二、电磁转矩的计算 电枢电流为Ia，支路对数为a，电枢外径为Da，位于x处且有效长度为l的导体上受到的电磁转矩Tc为： 电枢导体总数Z，一个极下的载流导体为Z/2p,作用在一个极上载流导体上的合成电磁转矩Tp为： 作用在整个电枢的电磁转矩Te为： 其中 有 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。 * 其中 为电机的转矩常数，有 电磁转矩也可以表示为 其中Gaf=CT Kf 若不计饱和影响，有 电磁转矩的大小与每极磁通和电枢电流的乘积成正比，如不记饱和影响，它与励磁电流和电枢电流的乘积成正比。 * * 第六节 直流电机的运行原理 一、直流电机的基本方程式 （一）电动势平衡方程式 电机稳态运行，若电机为电动机，则电机从电网吸收能量，端电压U大于电枢感应电势Ea。 电机稳态运行，若电机为发电机，则电机向电网发出能量，感应电势Ea大于端电压U。 * （二）转矩平衡方程式 对于电动机： 稳态运行时，作用在电动机轴上的转矩有三个。一个是电磁转矩Te，方向与转速n相同，为拖动转矩；一个是电动机空载损耗转矩T0 ，是电动机空载运行时的阻转矩，方向总与转速n相反，为制动转矩；还有一个是轴上所带生产机械的负载转矩 ，即电动机轴上的输出转矩，为制动转矩。稳态运行时的转矩平衡关