电机与拖动基础2-ch2直流电机.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 直流电机的换向 换向过程会出现二种电动势，将影响电流的变化 电抗电动势 电抗电势由换向元件的漏自感和漏互感感应产生 电枢反应电动势 在几何中心线上，电枢磁密不为零。换向元件将切割电枢磁场，感应产生旋转电势 直流电机的换向 二、改善换向的方法 改善换向的方法都是从减少或消除附加电流ik入手 在主极之间设一个换向极—附加极 附加极目的—减少或抵消产生附加电流的二个电动势 换向极的极性？换向极性可以由换向极磁场与电枢磁场相反的原则确定 直流电机的换向(0916) 三、补偿绕组 在主极极靴上冲出一些均匀分布的槽，槽内嵌放入绕组（补偿绕组） 补偿绕组与电枢绕组串联，补偿绕组的磁动势与电枢电流成正比。连接方向使其磁动势与电枢磁动势相反 补偿绕组磁动势在负载情况下能随时抵消电枢磁动势，减少电枢反应引起的气隙磁场的畸变 习题 2－1 2－15 2－18 2－20 2－23 * * * * 直流电机是电机的主要类型之一。一台直流电机即可作为发电机使用，也可作为电动机使用，用作直流发电机可以得到直流电源，而作为直流电动机，由于其具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合，仍得到广泛使用。 1.作电源用-直流发电机，将机械能转化为直流电能； 2.信号传递-直流伺服电动机，将控制信号转换为机械信号； 3.信号传递-直流测速发电机，将机械信号转换为电信号； 4.做励磁机用，一般小于10万kW即100MW的单机同步发电机要用直流发电机作为励磁机。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 直流电机的励磁方式及磁场 电枢反应—— 将励磁产生的主磁场和电枢磁场合成，形成合成磁场 将合成磁场与主磁场比较，可以看出电枢的作用 图示主磁极磁场分布曲线Box=f(x) 图示电枢磁场分布曲线Bax=f(x) 图示Box+Bax负载时气隙合成磁场分布曲线Bδx=f(x) 直流电机的励磁方式及磁场 主磁场为平顶波，电枢磁场为马鞍形波。 在一个极距内相加时，一半极距内磁密加强，另一半极距内磁密减弱。 如果电机的磁场不饱和，则半个极距内增加的磁通量与另半个极距内减少的磁通量相等。即每极总磁通Φ与空载时一样。 实际上由于饱和，使得每极磁通总体上有所减少。 由图可知，原来的磁场发生了畸变，0点发生了位移。 直流电机的励磁方式及磁场 比较各曲线，可得 负载时气隙磁场发生了畸变 表现为电机中物理中性线和几何中心线已不再重合 有去磁作用 磁路不饱和时，主磁场消弱的量与加强的量相等 负载时，实际合成曲线在主磁极二边磁场变化情况不同。一边增磁，另一边减磁 感应电动势和电磁转矩计算 一、感应电动势的计算 当电枢以一定的转速n向一个方向转动时，电枢绕组的导体便会切割磁力线，产生感应电势。 由电刷引出的感应电势Ea也就是每条支路的感应电势，即一条支路中所有串联导体的感应电势之和。 感应电动势和电磁转矩计算 当元件轴线从一个主极轴线转到相邻主极轴线时，电枢转过电角度为π，与元件交链的磁通从Φ变到－Φ 电枢角速度为ω，过程时间为 一个匝数为Ny的元件中感应电动势的平均值为 绕组的全部有效导体数是Z=2SNy，有 感应电动势和电磁转矩计算 磁通Φ与励磁电流If的关系为 感应电动势的计算公式表示为 感应电动势的大小与每极磁通和电枢转速的乘积成正比 与励磁电流和电枢机械角速度的乘积成正比 正负电刷之间感应电势的计算 每极下气隙磁场的分布 和相应的导体电势情况 根据图，每根导体的瞬时电势为： 导体沿圆周的线速度为： 每根导体的平均电势为： 每条支路即正、负电刷之间的感应电势为： 式中， 为电势常数， 为每极下的磁通。 N为元件边数目=2×S(元件数) 结论： 直流电机正、负电刷之间的感应电势与转子转速以及每极的磁通成正比。 感应电动势和电磁转矩计算 二、电磁转矩的计算 在直流电机中，当电枢绕组通过电流时，与气隙磁场作用会产生电磁转矩T。 在电动机中，电磁转矩属于拖动转矩；而在发电机中则为阻力转矩 感应电动势和电磁转矩计算 设气隙某处的径向磁密为Bδx，元件匝数Ny，元件边有效长度l，元件中的电流ia。 元件所受切线方向的电磁力为 电枢直径为Da，则电磁转矩为 元件数为S，电枢表面dx段共有元件边数 dx段电流产生的电磁转矩为 Z ia=Ia/2a 感应电动势和电磁转矩计算 绕组全部导体数Z=2SNy；电枢总电流Ia=2aia，则