直流電機的磁場(1)(已修改)
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【正文】 2022年 5月 28日 第 1頁 第三章 直流電機的磁場 ? 引言 ? 167。 ? 167。 直流電機的電樞磁動勢和磁場 ? 167。 ? 167。 直流電機的感應(yīng)電動勢 ? 167。 ? 小結(jié) 2022年 5月 28日 第 2頁 引言 ? 磁場是由電流產(chǎn)生的。直流電機負載運行時的磁場由勵磁電流和電樞電流共同建立，情況比較復(fù)雜。 ? 先將二者分開討論，然后再在磁路不飽和假設(shè)條件下，運用疊加原理考察二者共同作用時的情況。 ? 首先分析直流電機的空載磁場，即 Ia＝ 0時，僅由 If建立的勵磁磁場，也叫主磁場。 2022年 5月 28日 第 3頁 167。 ? 一、磁通與磁動勢 ? 二、主磁場分布 ? 三、磁化曲線 2022年 5月 28日 第 4頁 ? 圖示為一臺四極直流電機在忽略端部效應(yīng)時的空載磁場分布圖示例，即只考慮二維分布。下面結(jié)合談示例討論直流電機空載磁場的基本特點。 2022年 5月 28日 第 5頁 一、磁通與磁動勢 ? 其中絕大部分從主極鐵心經(jīng)氣隙、電樞，再經(jīng)過相鄰主極下的氣隙和主極鐵心，最后經(jīng)定子磁軛閉合，同時交鏈勵磁繞組和電樞繞組，在電樞繞組中感應(yīng)電動勢，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換，稱為 主磁通 ；每極主磁通記為 Φ0。 ? 另一小部分不穿過氣隙進入電樞，而是經(jīng)主極間的空氣或定子磁軛閉合，不參與機電能量轉(zhuǎn)換，稱為 漏磁通 。漏磁通記為 Φσ。 2022年 5月 28日 第 6頁 ? 則通過每個主極鐵心中的總磁通為 ? Φm=Φ0＋ Φσ=Φ0(1＋ Φσ/Φ0)=kσΦ0 ? 式中， kσ= (1＋ Φσ/Φ0)。稱為主極漏磁系數(shù)，其大小與磁路結(jié)構(gòu)即磁場分布情況有關(guān)，通常kσ=～ 。 2022年 5月 28日 第 7頁 ? 設(shè)產(chǎn)生主磁通 Φ0的每對極勵磁磁動勢為 F0，則由全電流定律有 ? 要計算電機中的磁場，只須利用全電流定律。在磁場中沿任一路徑環(huán)繞一周，均有如果列出足夠的方程，就可解算出電機各處的磁場。實際上，這樣計算是極為繁難的。所以，通常均作一些簡化，其假定如下 ? (1) 忽略電機中磁場在軸向分布的不同。把三維空間磁場的問題簡化為二維空間的問題。 ? (2) 將主磁通的磁路分為幾段，各段的磁場均假定為一個均勻磁場。各段所消耗的磁動勢為各均勻磁場強度 (稱為計算磁場強度 )與所取各段磁路長度 (稱為計算磁路長度 )的乘積，從而把問題又簡化為一維空間的問題，使計算工作大為簡化。 ff NIdlHF 20 ??? ?2022年 5月 28日 第 8頁 ? (1) 兩個氣隙，計算長度為 2δ，磁場強度為 Hδ。 ? (2) 兩個齒，計算高度為 2hz，磁場強度為 Hz。 ? (3) 兩個主極，計算高度為 2hm，磁場強度為 Hm。 ? (4) 一個定子軛，平均長度為 Lj，磁場強度為 Hj。 ? (5) 一個轉(zhuǎn)子 (電樞 )軛，平均長度為 La，磁場強度為 Ha，用磁路計算方法求得磁動勢 F0，以及相應(yīng)的勵磁電流 If。 2022年 5月 28日 第 9頁 ? 在計算各部分的計算磁場強度 H時，通常先算出該部分的計算平均磁通密度 Bav＝ Φ/S式中， Φ為該段磁路的計算磁通， S為該段磁路的計算截面積。 ? 然后，根據(jù)磁路材料的 B－ H曲線，找出對應(yīng)于某一磁通密度 B下的 H值。如果磁路是空氣隙，則 H＝ B/μ0。 ? 上述各段磁路中，氣隙磁路所消耗的磁動勢最大，是分析的重點。 2022年 5月 28日 第 10頁 二、主磁場分布 ? 電機空載時主極下氣隙磁通 Φ0的大小正比于主極勵磁磁動勢 2Ff，而反比于主磁路的總磁阻。氣隙部分為空氣，其磁導(dǎo)率近似為 μ0很小，其磁阻很大，而其他各段磁路的材料都是鐵磁材料。在磁路不太飽和的情況下，其磁導(dǎo)率比空氣磁導(dǎo)率大得多，其磁阻也就比空氣隙小得多，相應(yīng)地消耗在各段鐵磁材料中的磁動勢也遠比空氣隙的要小，如忽略鐵中消耗的磁動勢。 2022年 5月 28日 第 11頁 ? 設(shè)電樞表面光滑無齒，氣隙磁動勢為， x處的氣隙長度和氣隙磁密分別為 δ(x)和 B0(x)，則有 ? 即 δ(x)和 B0(x)成反比。由于主極下的氣隙是不均勻的，且極靴寬度小于極距，故氣隙磁密在一個極下的分布規(guī)律如圖所示，通常為一平頂波。 )(/)( 00 xFxB ?? ???2022年 5月 28日 第 12頁 三、磁化曲線 ?
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