第5章 直流电机的基本原理和电磁关系.ppt

5.3 任意点电枢磁势的计算 条件：设电枢绕组的导体数为W，极数为2p，则一个极距内的导体数为W／2p。电刷电流为Ia，并联支路数为2a，则流过每一导体的电流为Ia／2a 线负载A：沿着电枢圆周每单位长度内的电流安培数 交轴 直轴 电枢磁势位置取决于电刷位置，电刷位于交轴，电枢磁势轴线也在交轴，为（交轴）电枢反应。 极尖处磁密最大 且由于其饱和程度的提高，饱和影响使高峰略有下降，即极面下的总磁通略减小，呈去磁作用 六、负载时的气隙磁势和磁场 交轴 直轴 （交轴）电枢反应对气隙磁场的影响： 使气隙磁场发生畸变 使物理中心线偏移几何中心线一个角度（对发电机：顺着旋转方向） 磁路未饱和时，每极磁通?不变 如考虑磁路饱和的影响，则交轴电枢反应有去磁作用 直轴电枢反应 如电刷顺着发电机的旋转方向或逆着电动机的旋转方向移过一个角度β，则电枢电流的分布随之改变，电枢磁势的轴线也随着电刷移动。 在角度2β范围内的导体所产生的磁势固定作用在直轴，称为直轴电枢反应，其方向与主磁极极性相反，使主磁通减弱，呈现去磁作用。将使电枢电势减小；在角度2β范围以外的导体所产生的磁势作用在交轴，为交轴电枢反应。 在角度2β范围内的导体所产生的磁势固定作用在直轴，其方向与主磁极极性相同，呈磁化作用。将加剧换向的困难；在角度2β范围以外的导体所产生的磁势作用在交轴，为交轴电枢反应。 削弱电枢反应负作用的措施 由于电枢反应使气隙磁场畸变而形成环火的可能性较大，须将电枢反应尽可能地予以补偿，以防止发生环火。 在电机中装置有补偿绕组，使其产生的磁势适能抵消电枢反应电势； 补偿绕组的电流分布和电枢绕组各对应点的电流分布大小相等、方向相反；交轴附近的电枢磁势将由换向极磁势来补偿。补偿绕组和换向极绕组应和电枢绕组串联。 简单分析 设电枢磁势的每极安匝数为Fa 则直轴电枢磁势的幅值为 交轴电枢磁势的幅值为 交轴电枢磁势的去磁作用，用等效直轴去磁安匝Faqd表示，它与磁路的饱和程度有关，可近似与电枢电流成正比 有效的励磁磁势为 七、电枢绕组的感应电势 电枢绕组的感应电势——电机正、负电刷之间的电势，即每一并联支路的电势。 位于电刷之间固定位置的各个导体的感应电势之和 假设电枢导体是连续均匀分布的，则电势为恒定的直流电势 7.1 电枢绕组的感应电势 设电枢总导体数为W，有2a条并联支路，则每一支路中的串联导体为W／2a 电刷间的感应电势为每一支路中的串联导体的感应电势之和 直流电机的感应电势与每极磁通量及转速有关。 如将每极磁通量保持不变，直流电机的感应电势将和转速成正比。 如将转速保持不变，直流电机的感应电势将和每极磁通量成正比。 电刷间的感应电势仅和极面下的总磁通量有关，而和极面下磁通密度的分布情况无关 7.2 直流发电机的平衡方程式 并励发电机 ΔU——每一电刷的接触电压降 电刷接触电阻随电流的增大而减小，通常假定为常数，当用石墨电刷或碳石墨电刷时，取为1V 电压平衡式 Ia IL If 并励发电机 功率平衡式 电磁功率 输入功率 空载损耗 负载损耗 ra:串接在电枢回路中各种绕组的总电阻，如电枢绕组、串励绕组和换向极绕组等。 附加损耗产生P?的原因 电枢存在齿槽，使气隙磁通发生脉动，在电枢铁心、主极铁心和极靴表面中产生脉动损耗 电枢反应使磁场畸变产生的额外电枢损耗 电枢拉紧螺栓在磁场中旋转引起的铁耗 由换向电流产生的损耗 Ia IL If 7.3 直流电动机的平衡方程式 I Ia 电压平衡式 电流平衡式（并励时） If I Ia 功率平衡式（并励时） 并励回路损耗 电枢回路铜损 电刷接触电损耗 机械损耗 铁损耗 杂散损耗 If 八、 电枢绕组的电磁转矩 设流过电刷的电流为Ia 电枢导体中的电流是Ia／2a 设电枢直径为Da，电枢导体的有效长度为l 电枢总的电磁转矩 8.1 直流发电机的转矩平衡 并励发电机 Ia IL 转矩平衡式 输入机械转矩 电磁转矩 8.2 直流电动机的转矩平衡 Ia I Ia 转矩平衡式 直 流 电 机DC Machines 结构 基本原理 电磁关系 直流电机的用途 一、 直流电机的基本结构 风扇 机座 电枢 铁心和绕组 主磁极 电刷 换向器 接线板 接线盒 励磁绕组 端盖 直流电机的物理模型图 ????上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固