[所有分类]第2章 直流电机.ppt

电机及拖动基础 电机及拖动基础 简述 电流有交流和直流之分，因此电机也有直流电机和交流电机两大类。 直流电机具有调速性能好，启动转矩大的优点。 但其制造工艺复杂，生产成本高，维护较困难，可靠性差等缺点。 目前在很多场合直流电机已被交流电机和电力电子装置取代，但仍然有其应用场合。 安培环路：逆时针方向 忽略磁路中铁心部分地磁压降，有：H1l1+H2l2=Nyia 规定磁动势穿出为正. Faxy＝0.5Nyia Faxy＝－0.5Nyia 每个台阶高度为 Nyia 元件为单层元件， N－电枢绕组的总导体数， Ny－每个元件的匝数 S－元件数 p－极对数 τ－极距 Da－电枢直径 幅值的计算： 每个极下的元件边数为 ， 在每个元件边处出现一次跳变，因此上半部分阶梯数为 每个阶梯幅值为Nyia，因此三角波幅值为 电枢表面的单位周长内的安培导体数，称为线负荷。电机设计中一个非常重要的参数。 如果忽略铁心内的磁压降，则可以求出电枢磁动势产生的磁密沿电枢表面分布的曲线： 在两级的中间部位，虽然电枢磁动势Fax出现峰值，但是由于这里的气隙较大，因此电枢电动势产生的磁密Bax相对较小。Bax呈马鞍型分布。 电枢磁场Bax＋主磁场B0x＝负载时气隙磁密Bδx 电枢反应对直流电机磁场的影响： （1）负载时气隙磁场发生了畸变。图中所示为电动机情形。在电动机中物理中心线逆着旋转方向偏移。在发电机中则顺着电机旋转方向偏移。 （2）呈去磁特性。 电枢反应将会使磁路中的部分磁势增加，部分磁势减小，总的说来，增加的磁势等于减小的磁势。 但考虑到电机中铁磁磁路的饱和性，磁势的减小能够导致磁密显著减小，但磁势的增大无法导致磁密显著增大。 主极产生的空载磁场B0x分布 电枢磁动势产生的电枢磁场Bax分布 两者直接加和后的产生的气隙磁场B‘δx分布 两者直接加和并考虑铁心饱和后的产生的气隙磁场Bδx分布 通过电枢表面气隙磁密Bδx等于零的线为物理中心线，空载时物理中心线与几何中心线是重合的。 负载时物理中心线与几何中心线不再重合。中间存在一个位移角α。 α 主极产生的磁场 电枢电流产生的磁场 合成后的磁场 请问：这是发电机还是电动机运行？ 有限元方法计算的直流电机负载时气隙磁场的分布 解决办法：用4个换向片将4个线圈都连接起来，成为一个闭合绕组，两个不同的元件边连接一个换向片。每个元件的两个元件边连接2个不同的换向片。共用了4个换向片，节省了材料，提高了输出转矩。 + - N S 6 1 8 3 2 5 4 7 元件跨距应等于或接近一个极距 使元件两个边感应电动势大小近似，且方向一致 元件 元件跨距 极距 绕组相关的几个名词 二、绕组的基本形式 第一节距（y1）：元件的跨距（一个元件边到另一个元件边的距离，常用所跨的槽数表示）称为第一节距,其直经常等于或者接近一个极距τ。 换向节距（yc）：上层元件边与下层元件边所连接的两个换向片之间的距离称为换向节距。 绕组的每个线圈的两个端子各接在一个换向片上，它是绕组的一个单元，称为元件。 每个主磁极在电枢圆弧上所分得的弧长。经常采用电枢槽数或者机械角度表示。 （一）单叠绕组 单叠绕组的特点是元件的两个端子连接于相邻的两个换向片。 上层元件边 下层元件边 后端接部 前端接部 （一）单叠绕组 一台直流电机绕组数据为： 极对数：p＝2； 槽数 Q＝16； 元件数S＝槽数Q＝换向片数K＝16； 第一节距：y1＝τ＝4 换向节距：yc＝1 单叠绕组的特点是元件的两个端子连接于相邻的两个换向片。 一个上层元件边和一个下层元件边代表一个槽。 为便于说明，将元件、槽和换向片按顺序编号，且编号时元件号码、元件上层边所放置的槽号码以及上层边所连接的换向片号码编的一致。 一、2号元件是叠放在1号元件上方（错开了一个槽），叠绕组 二、 yc ＝1，单叠绕组 电流流向： A1—1号换向片－1上－5下－2上－6下－3上－7下－4上－8下－5号换向片－B1 A1—1号换向片－4下－16上－3下－15上－2下－14上－1下－13上－14号换向片－B2 A2—9号换向片－9上－13下－10上－14下－11上－15下－12上－16下－13号换向片－B2 A1—9号换向片－12下－8上－11下－7上－10下－6上－9下－5上－5号换向片－B1 当电机运行时，依次被短路的线圈是1－2－，5－6－，9－10－，13－14－。并联支路对数：a＝p（并联支路对数等于极对数） 极距、第一节距、换向节距各是多少？ 28 单叠绕组 （二）单波绕组 一台直流电机绕组数据为： 极对数：p＝2； 槽数 Q＝15； 元件数S＝槽数Q＝换向片数K＝15； 第一节距：y1＝3 换向节距:yc=(K-1)/p=7 单波绕组的规律是将相距大约两个极距，在