【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的并聯(lián)支路數(shù)總是2，并聯(lián)支路對(duì)數(shù)恒等于 1。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 計(jì)算數(shù)據(jù) y和 y1 畫(huà)繞組展開(kāi)圖 安放電刷和磁極 1。繞組數(shù)據(jù)計(jì)算 34341521 ????? ?pzy72 1151 ????? pKyy k ?4372 1 ????? yyy實(shí)例： P＝ 2， Z=S＝ K＝ 15 左單波繞組 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)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(duì)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(duì)準(zhǔn)的換向片上。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 單波繞組展開(kāi)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(kāi) 繞組放置 安放磁極、電刷 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 單波繞組元件連接順序圖 從繞組展開(kāi)圖可以看出， 全部 15個(gè)元件串聯(lián)而構(gòu)成一個(gè)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(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)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(lái)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(duì)數(shù) a與極對(duì)數(shù)多少無(wú)關(guān)， 永遠(yuǎn)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(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 單波繞組的特點(diǎn) ? 1)上層邊位于同一極性磁極下的所有元件串聯(lián)起來(lái)組成一條支路，并聯(lián)支路對(duì)數(shù)恒等于 1，與極對(duì)數(shù)無(wú)關(guān)。 ? 2)當(dāng)元件形狀左右對(duì)稱、電刷在換向器表面上的位置對(duì)準(zhǔn)主磁極中心線時(shí)，支路電勢(shì)最大。 ? 3)單從支路對(duì)數(shù)來(lái)看，單波繞組可以只要兩根刷桿，但在實(shí)際電機(jī)中．為縮短換向器長(zhǎng)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(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 直流電機(jī)繞組的歸納 ? 所有的直流電機(jī)的電樞繞組總是自成閉路 . ? 電樞繞組的支路數(shù) （ 2a） 永遠(yuǎn)是成對(duì)出現(xiàn)，這是由于磁極數(shù) (2p)是一個(gè)偶數(shù) . 注： a－支路對(duì)數(shù) p－極對(duì)數(shù) ? 為了得到最大的直流電勢(shì)，電刷總是與位于幾何中線上的導(dǎo)體相接觸。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)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(duì)主極就增加一對(duì)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(yīng)于較大電流、較低電壓的電機(jī)。 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(gè)繞組只有一對(duì)支路， 極數(shù)的增減與支路數(shù)無(wú)關(guān)。 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(jī)。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 第三節(jié) 直流電機(jī)的磁場(chǎng) ? 由直流電機(jī)基本工作原理可知，直流電機(jī)無(wú)論是作發(fā)電機(jī)運(yùn)行還是作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，都必須具有一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)．所以磁場(chǎng)是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的媒介。為此，在分析直流電機(jī)的運(yùn)行原理以前，必須先對(duì)直流電機(jī)中磁場(chǎng)的大小及分布規(guī)律等有所了解。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式 ? 主磁極上勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)稱為勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)產(chǎn)生的磁場(chǎng)稱為勵(lì)磁磁場(chǎng) ,又稱主磁場(chǎng)。勵(lì)磁繞組的供電方式稱為勵(lì)磁方式。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 按勵(lì)磁方式的不同，直流電機(jī)可以分為 : ? 他勵(lì)直流電機(jī) ? 并勵(lì)直流電機(jī) ? 串勵(lì)直流電機(jī) ? 復(fù)勵(lì)直流電機(jī) 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 ? 勵(lì)磁繞組由其他直流電源供電，與電樞繞組之間沒(méi)有電的聯(lián)系，如圖 1— 20a)所示。永磁直流電機(jī)也屬于他勵(lì)直流電機(jī)，因其勵(lì)磁磁場(chǎng)與電樞電流無(wú)關(guān)。圖 1— 20中電流正方向是以電動(dòng)機(jī)為例設(shè)定的。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 2．并勵(lì)直流電機(jī) ? 勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，如圖 1— 20 b)所示。勵(lì)磁電壓等于電樞繞組端電壓。 ? 以上兩類電機(jī)的勵(lì)磁電流只有電機(jī)額定電流的 l~5％，所以勵(lì)磁繞組的導(dǎo)線細(xì)而匝數(shù)多。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 3．串勵(lì)直流電機(jī) ? 勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，如圖 l— 20c)所示。勵(lì)磁電流等于電樞電流 ,所以勵(lì)磁繞組的導(dǎo)線粗而匝數(shù)較少。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 4．復(fù)勵(lì)直流電機(jī) ? 每個(gè)主磁極上套有兩個(gè)勵(lì)磁繞組、一個(gè)與電樞繞組并聯(lián)，稱為并勵(lì)繞組．一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)，稱為串勵(lì)繞組，如圖 1— 20d)所示。兩個(gè)繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)方向相同時(shí)稱為積復(fù)勵(lì)，兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì)方向相反時(shí)稱為差復(fù)勵(lì)，通常采用積復(fù)勵(lì)方式。 ? 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式不同，運(yùn)行特性和適用場(chǎng)合也不同 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 二、直流電機(jī)的空載磁場(chǎng) ? 直流電機(jī)不帶負(fù)載 (即不輸出功率 )時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)稱為空載運(yùn)行?？蛰d運(yùn)行時(shí)電樞電流為零或近似等于零，所以．空載磁場(chǎng)是指主磁極磁磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)產(chǎn)生的勵(lì)磁磁場(chǎng)，亦稱主磁場(chǎng)。一臺(tái)四極直流電機(jī)空載磁場(chǎng)的分布示意圖如圖 I— 21所示，圖中只畫(huà)一半。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 1．主磁通和漏磁通 ? 圖 1— 21表明，當(dāng)勵(lì)磁繞組通以勵(lì)磁電流時(shí)，產(chǎn)生的磁通大部分由 N極出來(lái)，經(jīng)氣隙進(jìn)入電樞齒，通過(guò)電樞鐵心的磁軛(電樞磁軛 )到 S極下的電樞齒，又通過(guò)氣隙回到定子的 S極，再經(jīng)機(jī)座 (定子磁軛 )形成閉合回路，這部分同時(shí)與勵(lì)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(guò)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(guò)氣隙 ζ直接經(jīng)過(guò)相鄰磁極或定子磁軛形成閉合問(wèn)路，這部分僅與勵(lì)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(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 2．直流電機(jī)的空載磁化特性 ? 直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，要求氣隙磁場(chǎng)每個(gè)極下有一定數(shù)量的主磁通，叫每極磁通，當(dāng)勵(lì)磁繞組的匝數(shù) Wf一定時(shí)，每極磁通的大小主要決定于勵(lì)磁電流 If?？蛰d時(shí)每極磁通與空載勵(lì)磁電流 If。的關(guān)系稱為電機(jī)的空載磁化特性。由于構(gòu)成主磁路的 5部分當(dāng)中有 4部分是鐵磁性材料，鐵磁性材料磁化時(shí)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(shí)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(jī)的工作點(diǎn)一般選在磁化特性開(kāi)始轉(zhuǎn)彎，亦即磁路開(kāi)始飽和的部分 (圖中 A點(diǎn)附近 )。 0fI電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 3．空載磁場(chǎng)氣隙磁密分布曲線 ? 主磁極的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)主要消耗在氣隙上，當(dāng)近似地忽略主磁路中鐵磁性材料的磁阻時(shí)，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(shí)主磁極磁通的分布情況，如右圖 (c) 所示。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)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(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 三、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)及負(fù)載磁場(chǎng) ? 直流電機(jī)的電樞反應(yīng) ? 直流電機(jī)空載時(shí)勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)產(chǎn)生的氣隙磁密分布為一平頂波，如圖所示。負(fù)載時(shí)，電樞繞組流過(guò)電樞電流 Ia，產(chǎn)生電樞磁動(dòng)勢(shì) F。電樞磁動(dòng)勢(shì) F 與勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì) Ff共同建立負(fù)載時(shí)的氣隙合成磁密，必然會(huì)使原來(lái)的氣隙磁密的分布發(fā)生變化。通常把電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)氣隙磁密分布的影響稱為電樞反應(yīng)。 ? 下面先分析電樞磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)作用時(shí)在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)，再將電樞磁場(chǎng)與空載氣隙磁場(chǎng)合起來(lái)就可得到負(fù)載磁場(chǎng)，與空載氣隙磁場(chǎng)相比較，可以了解電樞反應(yīng)的影響。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 直流電機(jī)的電樞磁場(chǎng) ? 圖 1— 24表示一臺(tái)兩極直流電機(jī)電樞磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)作用產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)分布情況。圖中沒(méi)有畫(huà)出換向器，所以把電刷直接畫(huà)在幾何中性線處，以表示電刷是通過(guò)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(gòu)成一條支路，下部所有元件構(gòu)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(shè)上部元件邊中電流為出來(lái)，下部元件邊電流是進(jìn)去，由右手螺旋定則可知，電樞磁動(dòng)勢(shì)的方向由左向右，電樞磁場(chǎng)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(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的負(fù)載磁場(chǎng) ? 若電機(jī)電樞繞組只有一個(gè)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(gè)元件的磁動(dòng)勢(shì)為iaWc安匝，由該元件建立的磁場(chǎng)的磁力線分布如圖 1— 25a)所示．如果假想將此電機(jī)從幾何中性線處切開(kāi)展平，如圖 1—25b)所示。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的負(fù)載磁場(chǎng) 如果認(rèn)為直流電機(jī)電樞上有無(wú)窮多整距元件分布，則電樞磁動(dòng)勢(shì)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(zhǎng)度基本不變，而兩個(gè)主磁極之間，氣隙長(zhǎng)度增加得很快，致使電樞磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的氣隙磁通密度為對(duì)稱的馬鞍型，如圖中所示。 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第一章 直流電機(jī)的基本工作原理 axBaxF電機(jī)