第二章直流电机运行特点课件.ppt

直流电动机的基本方程式 功率平衡方程式 电磁功率Pem扣除空载损耗 p0 ，等于轴上输出的机械功率P2 。 直流电动机的基本方程式 功率流程图 * 直流电机的励磁方式 以直流电动机为例。 他励 Ia＝ I 并励 串励 复励 I＝Ia＋If I＝Ia Ia ：电枢电流， I ：输入电流 I＝Ia＋If 2. 直流电机空载时的磁场 直流电机空载时（Ia＝0）的气隙磁场仅由励磁电流If 产生的励磁磁动势Ff 建立。 磁动势Ff 产生的磁场 2. 直流电机负载时的气隙磁场 主要分析电枢绕组流过负载电流时产生的电枢磁动势及其作用。 电枢磁动势对励磁电流建立的气隙磁场产生影响，称为电枢反应。 电枢反应对气隙磁通密度的大小、分布、电机的换向、运行性能都有影响。 电枢磁动势的空间分布 “电刷位于几何中性线” 通过换向片被电刷短路的整距线圈的线圈边位于几何中性线处。 画示意图时，通常省略换向片，把电刷直接画在几何中性线处，与被短路的线圈边直接接触。 通常将这种情况称为“电刷位于几何中性线”。 此时电刷的实际位置仍在主极中心线 电枢磁动势的空间分布 电刷是电枢电流的分界线。 以主极中心线为直轴（d 轴），以几何中性线为交轴（q 轴）。 电枢磁动势Fa及其产生的磁场的空间位置不动，轴线在交轴处。 交轴 （q 轴） 直轴 （d 轴） 电刷位于几何中心线时 电枢磁动势的空间分布 电刷位于几何中心线时 规定磁动势及磁通密度的参考方向：出电枢、进磁极为正。 每极下导体数为 z /2p ， 导体电流为 ia＝Ia /2a 。 电负荷A ：电枢圆周单位长度上的安培导体数， 电枢磁动势的空间分布 电刷位于几何中心线时 每极电枢磁动势最大值为 Fa使几何中性线处的气隙磁通密度不为零。 电枢磁动势的空间分布 电刷不位于几何中心线时 电枢磁动势可分解为两个分量：直轴、交轴磁动势。 电枢反应 交轴电枢反应 使磁场畸变，几何中心线处的气隙磁通密度不为零。 不饱和时，气隙每极磁通量不变。 饱和时，每极磁通量略有减小，有去磁作用。 直轴电枢反应 有增磁或去磁作用。 第3节 直流电机的换向 直流电机电枢旋转时，构成电枢绕组的各线圈，依次从一条支路经由电刷短路后转入电流方向相反的另一条支路。这种电流方向的改变称为换向。 开始换向 换向过程中 换向结束 换向性能是直流电机运行品质的重要指标。 换向不好会在电刷与换向片间产生有害的火花。 当火花超过一定限度时，会加剧电刷和换向器的磨损，可能损坏电刷和换向器表面，甚至产生环火，使电机不能正常运行甚至损坏。 产生换向火花的原因有多方面，受电磁、机械、电刷材质、电化学、电热以及环境等多种因素影响。 直流电机的换向 直流电机的换向 改善换向的方法 在几何中性线处安装换向极（最有效的方法）。 采用补偿绕组。 选用合适的电刷。 换向极 第4节 电枢绕组的感应电动势和电磁转矩 电枢绕组的感应电动势 为了简单，假定： 电枢表面光滑无槽； 电枢绕组导体数目无穷多，且均匀分布； 绕组采用整距线圈； 电刷位于几何中性线（实际位置在磁极中心线）。 电枢绕组的感应电动势 电枢绕组的感应电动势Ea ，简称电枢电动势，是指正、负极性电刷间的电动势。 Ea 就是电枢绕组任一条并联支路的电动势，等于一条并联支路串联的所有导体的电动势之和。 电枢绕组有效导体总数为 z＝2SNk（S为线圈数，Nk为线圈匝数），则 电枢绕组的感应电动势 设气隙磁通密度平均值为Bav ，则气隙每极磁通量?＝Bav le?p ，一根导体感应电动势的平均值为 电枢电动势为 为简单起见，用平均值来推导。 为电动势常数。 （le为有效长度） 电枢绕组的感应电动势 电枢电动势 如果线圈不是整距，而是短距的，则Ea会略有降低。但实际电机不允许短距太大，所以可不计其影响。 如果电刷不位于几何中性线，Ea 将会减小。 电枢电动势Ea 与每极磁通量? 、转速n成正比。 电动势常数Ce 与极对数 p 、导体总数 z 、并联支路对数a有关。 电枢绕组的电磁转矩 电枢绕组的电磁转矩 T 为电枢所有导体上产生的电磁转矩之和。 电枢电流为Ia时，一根导体中的电流为 Ia /2a 每根导体产生的平均电磁力为 电磁转矩为 （dr 为电枢直径） 设线圈为整距，电刷位于几何中性线，则一个主极下各导体的电流方向相同，产生的电磁转矩方向相同。 电枢绕组的电磁转矩 电磁转矩 ，称为转矩常数。 如果线圈不是整距的，则总的电磁转矩会减小；因为通常短距不大，所以不考虑此影响。 电刷不位于几何中性线时，T 的增减与电枢反应性质有关。 电磁转矩T 与每极磁通量? 、电枢电流Ia成正比。 第5节 直流电机的基本方程式 直流电机的基本方程式描述电机稳态运行时通过电磁感应作用而实现的机电能量转换过程。 直流电机的基本方程