【文章內容簡介】 的并聯(lián)支路數(shù)總是2，并聯(lián)支路對數(shù)恒等于 1。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 計算數(shù)據(jù) y和 y1 畫繞組展開圖 安放電刷和磁極 1。繞組數(shù)據(jù)計算 34341521 ????? ?pzy72 1151 ????? pKyy k ?4372 1 ????? yyy實例： P＝ 2， Z=S＝ K＝ 15 左單波繞組 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 元件、磁極、電刷放置原則 元件、換向片的放置 ： 1＃ 元件上層邊 1＃ 槽， 下層邊 4＃ 槽 。首末端所連的換向片相距 yk＝ 7； 為了端部對稱， 首末端所連的兩換向片之間的中心線與 1＃元件的軸線重合。 1＃ 元件上層邊所連的換向片定為 1＃ 。 依次聯(lián)接 。 磁極放置： N、 S極磁極均勻交替的排列。 電刷的放置 ：放在與主極軸線對準的換向片上。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 單波繞組展開圖 3 3 4 5 6 7 8 9 11 10 12 13 14 15 2 1 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 N S S N η η η η 槽展開 繞組放置 安放磁極、電刷 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 單波繞組元件連接順序圖 從繞組展開圖可以看出， 全部 15個元件串聯(lián)而構成一個閉合回路的順序是： 1 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1 用聯(lián)接順序圖表示為： 1 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1 4 11 3 10 2 9 1 8 15 7 14 6 13 5 12 上層邊 下層邊 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 單波繞組電路圖 單波繞組把 相同極性下 的全部元件串聯(lián)起來組成一條支路。 由于磁極只有 N、 S之分， 所以單波繞組的支路對數(shù) a與極對數(shù)多少無關， 永遠為 1，即 a＝ 1。 7 14 6 13 15 10 3 11 4 2 5 12 8 9 1 12 5 4 15 1 8 9 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 單波繞組的特點 ? 1)上層邊位于同一極性磁極下的所有元件串聯(lián)起來組成一條支路，并聯(lián)支路對數(shù)恒等于 1，與極對數(shù)無關。 ? 2)當元件形狀左右對稱、電刷在換向器表面上的位置對準主磁極中心線時，支路電勢最大。 ? 3)單從支路對數(shù)來看，單波繞組可以只要兩根刷桿，但在實際電機中．為縮短換向器長度，以降低成本．仍使電劇桿數(shù)等于極數(shù)，亦即所謂采用全額電刷。 ? 4)電樞電流 Ia＝ 2ia 。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 直流電機繞組的歸納 ? 所有的直流電機的電樞繞組總是自成閉路 . ? 電樞繞組的支路數(shù) （ 2a） 永遠是成對出現(xiàn)，這是由于磁極數(shù) (2p)是一個偶數(shù) . 注： a－支路對數(shù) p－極對數(shù) ? 為了得到最大的直流電勢，電刷總是與位于幾何中線上的導體相接觸。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 單迭繞組和單波繞組的區(qū)別 單迭繞組：先串聯(lián)所有上元件邊在同一極下的元件， 形成一條支路。 每增加一對主極就增加一對支路。 2a＝ 2p。 迭繞組并聯(lián)的支路數(shù)多， 每條支路中串聯(lián)元件數(shù)少，適應于較大電流、較低電壓的電機。 單波繞組：把全部上元件邊在相同極性下的元件相連，形成一條支路。 整個繞組只有一對支路， 極數(shù)的增減與支路數(shù)無關。 2a＝ 2。 波繞組并聯(lián)的支路數(shù)少， 每條支路中串聯(lián)元件數(shù)多， 適用于較高電壓、較小電流的電機。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 第三節(jié) 直流電機的磁場 ? 由直流電機基本工作原理可知，直流電機無論是作發(fā)電機運行還是作電動機運行，都必須具有一定強度的磁場．所以磁場是直流電機進行能量轉換的媒介。為此，在分析直流電機的運行原理以前，必須先對直流電機中磁場的大小及分布規(guī)律等有所了解。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 一、直流電機的勵磁方式 ? 主磁極上勵磁繞組通以直流勵磁電流產生的磁動勢稱為勵磁磁動勢，勵磁磁動勢單獨產生的磁場稱為勵磁磁場 ,又稱主磁場。勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 按勵磁方式的不同，直流電機可以分為 : ? 他勵直流電機 ? 并勵直流電機 ? 串勵直流電機 ? 復勵直流電機 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 ? 勵磁繞組由其他直流電源供電，與電樞繞組之間沒有電的聯(lián)系，如圖 1— 20a)所示。永磁直流電機也屬于他勵直流電機，因其勵磁磁場與電樞電流無關。圖 1— 20中電流正方向是以電動機為例設定的。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 2．并勵直流電機 ? 勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，如圖 1— 20 b)所示。勵磁電壓等于電樞繞組端電壓。 ? 以上兩類電機的勵磁電流只有電機額定電流的 l~5％，所以勵磁繞組的導線細而匝數(shù)多。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 3．串勵直流電機 ? 勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，如圖 l— 20c)所示。勵磁電流等于電樞電流 ,所以勵磁繞組的導線粗而匝數(shù)較少。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 4．復勵直流電機 ? 每個主磁極上套有兩個勵磁繞組、一個與電樞繞組并聯(lián)，稱為并勵繞組．一個與電樞繞組串聯(lián)，稱為串勵繞組，如圖 1— 20d)所示。兩個繞組產生的磁動勢方向相同時稱為積復勵，兩個磁動勢方向相反時稱為差復勵，通常采用積復勵方式。 ? 直流電機的勵磁方式不同，運行特性和適用場合也不同 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 二、直流電機的空載磁場 ? 直流電機不帶負載 (即不輸出功率 )時的運行狀態(tài)稱為空載運行?？蛰d運行時電樞電流為零或近似等于零，所以．空載磁場是指主磁極磁磁動勢單獨產生的勵磁磁場，亦稱主磁場。一臺四極直流電機空載磁場的分布示意圖如圖 I— 21所示，圖中只畫一半。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 1．主磁通和漏磁通 ? 圖 1— 21表明，當勵磁繞組通以勵磁電流時，產生的磁通大部分由 N極出來，經(jīng)氣隙進入電樞齒，通過電樞鐵心的磁軛(電樞磁軛 )到 S極下的電樞齒，又通過氣隙回到定子的 S極，再經(jīng)機座 (定子磁軛 )形成閉合回路，這部分同時與勵磁繞組和電樞繞組相匝鏈的磁通稱為主磁通，用 表示。主磁通經(jīng)過的路徑稱為主磁路。顯然，主磁路由主磁極、氣隙、電樞齒、電樞磁軛和定子磁軛 5部分組成。另有一部分磁通不通過氣隙 ζ直接經(jīng)過相鄰磁極或定子磁軛形成閉合問路，這部分僅與勵磁繞組匝鏈的磁通稱為漏磁通，以 表示。漏磁通路徑主要為空氣，磁阻很大，所以漏磁通的數(shù)量只有主磁通的 20％左右。 0???電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 2．直流電機的空載磁化特性 ? 直流電機運行時，要求氣隙磁場每個極下有一定數(shù)量的主磁通，叫每極磁通，當勵磁繞組的匝數(shù) Wf一定時，每極磁通的大小主要決定于勵磁電流 If。空載時每極磁通與空載勵磁電流 If。的關系稱為電機的空載磁化特性。由于構成主磁路的 5部分當中有 4部分是鐵磁性材料，鐵磁性材料磁化時的 B一 H曲線有飽和現(xiàn)象，磁阻是非線性的，所以空載磁化特性在 較大時也出現(xiàn)飽和，如圖 l— 22所示。為充分利用鐵磁性材料；又不致于使磁阻太大，電機的工作點一般選在磁化特性開始轉彎，亦即磁路開始飽和的部分 (圖中 A點附近 )。 0fI電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 3．空載磁場氣隙磁密分布曲線 ? 主磁極的勵磁磁動勢主要消耗在氣隙上，當近似地忽略主磁路中鐵磁性材料的磁阻時，主磁極下氣隙磁密的分布就取決于氣隙 ζ大小分布情況。一般情況下，磁極極靴寬度約為極距 r的 75％左右，如圖 1— 23a)所示．磁極中心及其附近，氣隙 ζ較小且均勻不變，磁通密度較大且基本為常數(shù)，靠近兩邊極尖處，氣隙逐漸變大，磁通密度減小，超出極尖以外，氣隙明顯增大，磁通密度顯著減小，在磁極之間的幾何中性線處，氣隙磁通密度為零，為此，空載氣隙磁通密度分布為一禮帽形的平頂波，如圖 1— 23b)所示?？蛰d時主磁極磁通的分布情況，如右圖 (c) 所示。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 幾何中性線 極靴 極身 ?（ a）氣隙形狀 ?xB（ b）氣隙磁密分布 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 三、直流電機的電樞反應及負載磁場 ? 直流電機的電樞反應 ? 直流電機空載時勵磁磁動勢單獨產生的氣隙磁密分布為一平頂波，如圖所示。負載時，電樞繞組流過電樞電流 Ia，產生電樞磁動勢 F。電樞磁動勢 F 與勵磁磁動勢 Ff共同建立負載時的氣隙合成磁密，必然會使原來的氣隙磁密的分布發(fā)生變化。通常把電樞磁動勢對氣隙磁密分布的影響稱為電樞反應。 ? 下面先分析電樞磁動勢單獨作用時在電機氣隙中產生的電樞磁場，再將電樞磁場與空載氣隙磁場合起來就可得到負載磁場，與空載氣隙磁場相比較，可以了解電樞反應的影響。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 直流電機的電樞磁場 ? 圖 1— 24表示一臺兩極直流電機電樞磁動勢單獨作用產生的電樞磁場分布情況。圖中沒有畫出換向器，所以把電刷直接畫在幾何中性線處，以表示電刷是通過換向器與處在幾何中性線上的元件邊相接觸的。由于電刷軸線上部所有元件構成一條支路，下部所有元件構成另一條支路，電樞元件邊中電流的方向以電刷軸線為分界．圖例中設上部元件邊中電流為出來，下部元件邊電流是進去，由右手螺旋定則可知，電樞磁動勢的方向由左向右，電樞磁場軸線與電刷軸線相重合，在幾何中性線上，亦即與磁極軸線相垂直。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 直流電機負載時的負載磁場 ? 若電機電樞繞組只有一個整距元件，其軸線與磁極軸線相垂直，該元件有 Wc匝，元件中電流為 ia,每個元件的磁動勢為iaWc安匝，由該元件建立的磁場的磁力線分布如圖 1— 25a)所示．如果假想將此電機從幾何中性線處切開展平，如圖 1—25b)所示。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 直流電機負載時的負載磁場 如果認為直流電機電樞上有無窮多整距元件分布，則電樞磁動勢在氣隙圓周方向空間分布呈三角波，如圖中 所示。 由于主磁極下氣隙長度基本不變，而兩個主磁極之間，氣隙長度增加得很快，致使電樞磁動勢產生的氣隙磁通密度為對稱的馬鞍型，如圖中所示。 電機與拖動教案 第一章 直流電機的基本工作原理 axBaxF電機