电机及拖动基础课件第二章.ppt

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 对于并励电动机 Ff、Fa产生气隙磁场——称为双边励磁。Ff、Fa互相垂直，故励磁回路与电枢回路互感为零。电枢绕组旋转时切割气隙磁场，有相对运动——电枢绕组产生感应电势。 若电机稳态运行 对于发电机 对于电动机 UEa, Ea是反电势，与Ia反向 EaU, Ea为电源电势，不是反电势，与Ia同向 （二）转矩平衡方程式 对于电动机， 稳态运行时 其中T2为负载制动转矩，T0为空载损耗转矩, 对于发电机， 其中T1为原动机拖动转矩。 稳态运行时 为惯性转矩。 根据牛顿定律，机械系统中任何瞬间转矩必须保持平衡。 短距绕组 整距绕组 长距绕组 二、绕组的基本形式 1 1 1 （一）单叠绕组 单叠绕组的特点：元件的两个端子连接在相邻的两个换向片上。 单叠绕组所有的相邻元件依次串联，即后一元件的首端与前一元件的末端连在一起，接到一个换向片上。最后一个元件末端与第一个元件首端连接在一起，形成一个闭合回路。 右上图中，y1＝4；右下图中，y＝yc＝1 y1＝4 右行绕组，y＝yc＝1;左行绕组，y＝yc＝-1。 例：一台直流电动机的极对数p=2，槽数Q、元件数S及换向片数K都为16, y1=4，yc=1，画出单叠绕组展开图。 解：1．计算绕组数据 因为是单叠，所以 2．画绕组展开图: （1）先画16根等长等距的实线，代表各槽上层元件边，再画16根等长等距的虚线，代表各槽下层元件边。 （2）根据y1，画出第一个元件的上下层边（1～5槽），令上层 边所在的槽号为元件号。 （3）接上换向片，1、2片之间对准元件中心线，之后等分换向器，定出换向片号。 （4）画第二个元件，上层边在第2槽，与第一个元件的下层边连接；下层边在第6槽与3号换向片连接。按此规律，一直把16个元件全部连接起来。 （5）放磁极：磁极均匀分布在圆周，N极磁力线垂直指向纸面，S极磁力线垂直从纸面穿出。 （6）放电刷：对准在磁极轴线下，画一个换向片宽。并把相同极性下的电刷并联起来。实际运行时，电刷是静止不动的，电枢在旋转，但是被电刷所短路的元件，永远都是处于电机的几何中性线，其感应电动势是接近零的。为使正、负电刷间引出的电动势最大，已知被电刷所短路的元件电动势为零，在元件端接线对称的情况下，电刷的实际位置应在磁极中性线下，所以习惯上称为“电刷放在几何中性线位置”。 单叠绕组电路图 单叠绕组展开图 单叠绕组是相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向器节距均为1，即 单叠绕组的特点： （1）元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上； （2）并联支路数等于磁极数 ； （3）整个电枢绕组的闭合回路中，感应电动势的总 和为零，绕组内部无“环流”； （4）每条支路由不相同的电刷引出，所以电刷不能 少，电刷数等于磁极数； （5）正负电刷之间引出的电动势即为每一支路的电 动势，电枢电压等于支路电压； （6）由正负电刷引出的电枢电流为各支路电流之和 （二）单波绕组 单波绕组—不是把元件依次串联，而是把相隔大约两个极距，即在磁场中的位置差不多相对应的元件连接起来。 节距计算 右行绕组，绕行一周后比出发时的换向片后退一步； 左行绕组，绕行一周后比出发时的换向片前进一步。 接近于 1、槽、元件、换向片编号且对应，并有S＝K＝Q； 2、 是第一节距，以槽数计，上层实线， 下层画虚线； 3、换向器节距，yc＝（k±1）/p=整数，左行绕组 取“-”，右行绕组取“+”； 4、放置磁极； 5、放置电刷，电刷数＝极数，电刷放置原则如前。 展开图画法 单波绕组展开图 单波绕组 电路图 单波绕组 展开图 单波绕组的特点 2）当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线，支路电动势最大； 1）同极下各元件串联起来组成一条支路，支路对数为1，与磁极对数无关； 3）电刷数等于磁极数； 5）电枢电流等于两条支路电流之和。 4）电枢电动势等于支路感应电动势； 绕组小结 （1）单叠、单波均是通过换向片联成闭合绕组； （2）单叠yc＝1，a=p，每个极下为一条支路，多为右行； 单波yc＝（K±1）/p，a=1，同极下为一条支路，多为左行。 （3）电刷放置原则：a、电刷数＝极数； b、电刷、磁极在圆周上等分； c、端部对称的元件，电刷