华南理工大学《电机及拖动》第一章20120320.pptVIP

1 1.3.2 直流电机的空载磁场 直流电机的空载是指励磁绕组里有励磁电流，电枢电流等于或近似为零的一种运行状态。 1. 直流电机的磁路： 四极直流电机空载时的磁场示意图 空载时电机气隙磁密分布情况 3.空载磁化曲线 2. 空载时气隙磁通密度分布 当忽略铁磁材料磁路的磁动势时，气隙磁密与气隙长度成反比，若电机气隙均匀，则气隙磁密分布如右上图中曲线1所示。实际上，电机的气隙是不均匀的，故实际气隙磁密分布如右上图中曲线2所示。 一般把空载时气隙每极磁通与空载励磁磁动势或空载励磁电流之间的关系，称为直流电机的空载磁化曲线，如右下图。 A点：电机额定磁通取点 1.3.3 直流电机的负载磁场及电枢反应 1.电枢磁动势 直流电机负载运行时，电枢绕组中有电流流过，电枢电流也产生磁动势，称为电枢磁动势。 电枢磁动势所产生的磁场轴线与励磁磁动势所产生的主磁场轴线相互垂直。其磁力线分布如右图所示。 2.电枢反应 电枢磁动势的出现，必然会影响空载时只有励磁磁动势单独作用的磁场，改变气隙磁密分布情况及每极磁通量的大小，这种现象称为电枢反应。 当直流电机负载运行时，电机内的磁场由主磁极磁场和电枢磁场合成。由于主磁极磁场轴线和电枢磁场轴线垂直，由它们合成的磁场轴线必然不在主磁极中心线上，而发生了磁场扭歪，气隙磁密过零点偏离了几何中心线，即电枢反应使主磁极磁场的分布发生了畸变。 2.电枢反应 结论： 电机负载运行时，就会有电枢反应， 电枢反应的作用如下： (1)使气隙磁场分布发生畸变； (2)呈去磁作用。 1.4 直流电机的感应电动势和电磁转矩 1.4.1电枢绕组的感应电动势 电枢电动势： 指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是电枢绕组每条并联支路里的感应电动势。 计算方法：先求出一根导体在一个极距范围内切割气隙磁密的平均电动势，再乘以一条支路里的总导体数 ，就得到了电枢电动势。 计算公式： 其中， 是一个常数，称为电动势常数 ――电枢绕组的总导体数； ――电枢绕组的并联支路对数。 1.4.2 直流电机的电磁转矩 电磁转矩：电枢全部导体受到的电磁力与电枢半径的乘积称为电磁转矩。 计算方法：先求一根导体所受的平均电磁力和产生的平均电磁转矩，再乘以电枢总导体数 ，即可得到总的电磁转矩。 计算公式： 式中： 是一个常数，称为转矩常数，并有 。 －－电枢电流。 例1-4 一台直流发电机，极对数 ，电枢绕组为单叠绕组，电枢总导体数为 根，额定转速 ，每极磁通 韦伯。 求：(1)此发电机电枢绕组感应电动势； (2)此发电机作为电动机使用，当电枢电流为800安时， 能产生多大的电磁转矩。 解: (1) (2) 1.5 直流电机的换向 换向的定义：旋转着的电枢绕组元件从一条支路换到另一条支路，元件中电流改变方向，这一过程称为换向。 换向过程中产生的换向电动势： 1. 自感电动势； 2. 互感电动势：如果电刷宽度大于换向片宽度，则同时换向的元件就不止一个，换向元件之间会产生互感电动势。 3.电枢反应电动势：电枢磁动势的存在，使得处在几何中心线上的换向元件的导体中产生切割电动势。 以上三种电动势都是阻碍换向的 (楞次定律)，造成换向延迟，在电刷和换向片之间产生火花 。 第一章 直流电机原理 * 电机学与拖动基础 电机学与拖动基础 本章主要教学内容 1.直流电机的基本原理 2.直流电机的电枢绕组 3.直流电机的磁场 4.直流电机的感应电动势和电磁转矩 5.直流电机的换向 1.1 直流电机的基本原理 1.1.1 直流电机的作用 直流电机分为：直流发电机和直流电动机. 直流发电机：可作为直流电源，用做化工、冶炼、 交通运输以及交直流发电机的励磁电源。 直流电动机多用于对调速要求较高的生产机械上。 直流电动机的优点： 启动、制动和过载转矩大； 调速范围广，且易于平滑调速； 易于控制，可靠性较高。 直流电机的主要缺点：换向问题。 1.1 直流电机的基本原理 1.1.2 直流电机的结构 (1)定子部分：机座、主磁极、换向极、电刷装置 (2)转子部分：电枢铁心、