直流电机电枢绕组 电动势 电磁转矩.

直流电机一、填空1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 。

答：交流的。

2. 直流发电机的电磁转矩是 转矩，直流电动机的电磁转矩是 转矩。

答：制动，驱动。

3. 串励直流电动机在负载较小时，a I ；当负载增加时，T e ，a I ；n 随着负载增加下降程度比并励电动机要 。

答：小，增加，增加，严重。

一台p 对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为a r ,电枢电流为a I ,可知此单迭绕组有 条并联支路，其每条支路电阻为 。

答：a 2,2r p p4. 并励直流电动机改变转向的方法有 ； 。

答：励磁绕组接线不变，将电枢绕组的两个接线端对调；电枢绕组接线不变，将励磁绕组的两个接线端对调。

5. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向 ，磁通方向 ，转速n 的方向 。

答：反向，反向，不变。

6. 当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将 。

答：下降。

7. 直流电机若想实现机电能量转换，靠 电枢磁势的作用。

答：交轴。

8. 直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是 ；若为电动机，则直轴电枢反应是 。

答：去磁作用，增磁作用。

二、选择填空1. 一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机转速 。

A ：降低，B ：保持不变，C ：升高。

答：C2. 一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30%，而励磁电流及电枢电流不变，则 。

A ：E a 下降30%B ：T 下降30%C ：E a 和T 都下降30%D ：端电压下降30%答：A3. 一台他励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是 。

Ａ：改变原动机的转向Ｂ：改变励磁绕组的接法Ｃ：改变原动机的转向或改变励磁绕组的接法答：C4. 把直流发电机的转速升高２０℅，他励方式运行空载电压为01U ，并励方式空载电压为02U ,则 。

Ａ：01U = 02UＢ：01U < 02UＣ：01U > 02U答：B5. 起动直流电动机时，磁路回路应 电源。

直流电机电枢电动势与电磁转矩公式的推导过
程 -回复
直流电机的电枢电动势（Ea）与电磁转矩（T)之间的关系可以通过以下公式推导得出：
1.考虑一个直流电机的电枢回路，假设电枢绕组的绕组电
阻为Ra，电枢绕组中的电流为Ia。

2.根据欧姆定律，电枢绕组的电压可以表示为Ea = Ia *
Ra。

3.根据电磁感应定律，电枢电动势Ea与电磁转矩T之间存
在以下关系：Ea = k * φ * N。

其中，k为比例常数，φ为磁通量，N为导体绕组的匝数。

4.磁通量φ可以表示为φ = B * A * cos(θ)。

其中，B为磁感应强度，A为磁场作用的面积，θ为磁场与垂直方向的夹角。

5.将磁通量的表达式代入电动势的公式中，可以得到Ea =
k * B * A * cos(θ) * N。

6.电磁转矩T可以表示为T = k * B * Ia * A * N。

其中，Ia为电枢电流。

7.将电枢电动势Ea和电磁转矩T的表达式进行整理和简化
，可以得到Ea = k * T / Ia。

这样，我们得到了直流电机的电枢电动势Ea与电磁转矩T之间的关系公式。

该公式表明，电枢电动势和电磁转矩之间存在一个比例关系，其中比例常数k与电机的设计和特性有关。

这个公式是直流电机理论中的基本关系，可以用于分析和设计直流电机的性能。

请注意，该推导过程中做了一些简化假设和近似，实际的电机模型和特性可能更加复杂。

直流电机的电枢电势与电磁转矩一．直流电机的电枢电势如前述，直流电机的电枢电势是指电刷两端的直流电势E a ，E a ＝支路电势，它是电枢旋转时导体切割磁力线感生的。

不要以为只有发电机才有E a ，电动机旋转时，电枢导体同样切割磁力线，同样会感生电势E a 。

所不同的是：发电机的电枢电流I a 是E a 产生的，因此I a 与E a 同向；电动机是由于通进了I a 电枢才会旋转、才会感生电势E a 的，因此E a 与I a 反向，故电动机的电势又称为反电势。

由于E a ＝支路电势，设电枢绕组的总导体数为N ，并联支路数为2a ，则每条支路的导体数为2N a ，若能求出每根导体的平均电势av e ，则E a ＝2Naav e 。

一根导体的平均电势av e ＝av B lv ，其中av B 为一个极下的平均磁密，可用每极磁通量Φ除以每个极的面积l τ表示，故av B ＝l φτ；v 是导体切割磁力线的速度，即电枢的转速，电枢每分钟n 转，每秒钟n/60转，每转一圈的长度是2p 个τ，故v ＝260p nτ。

∴E a ＝2N a av e ＝2N a av B lv ＝2N a l φτ260p nl τ＝60pN aφn ＝e C φn 其中：e C ＝60pNa对做好的电机为常数，称为电势常数。

电枢电势公式反映了导体切割磁力线感生电势的电磁现象，这是直流机一个非常重要的公式。

二．直流电机的电磁转矩如前述直流电动机工作原理：载流导体在磁场中受电磁力的作用，电磁力乘以半径就是电磁转矩。

但并不是只有电动机才有电磁转矩，发电机只要带上负载，就会有电枢电流就成为载流导体，就会在磁场中受电磁力的作用，就会有电磁转矩。

所不同的是：电动机是因为有电磁转矩才会转动，因此电磁转矩是驱动转矩，T 与n 方向相同；而发电机转起来才会感生电势产生电流，才会有电磁力和电磁转矩，因此电磁转矩是制动转矩，T 与n 方向相反。

第四节 直流电机的电磁转矩和感应电动势重点：直流电机电枢绕组的电磁转矩和感应电动势的计算公式一、直流电机的电磁转矩当直流电机带上负载时，电枢绕组中就有电流流过，载流的电枢绕组在气隙磁场中将受到电磁力作用而产生电磁转矩，电磁力的大小可以利用电磁力定律来计算。

假定电刷放在几何中性线上，元件为整距，则一个极下载流导体的电流方向均相同；另外，每个极下的气隙磁场，除极性不同外，其分布情况也相同。

因此，只要计算一根导体在一个磁极范围内气隙磁场中所受到的平均电磁力和电磁转矩，然后再乘以总导体数，就可得到作用在整个电枢上的电磁转矩。

假定一个磁极下的平均气隙磁通密度为av B ,导体中流过的电流为a i ，则一根导体在一个磁极范围内气隙磁场中所受到的平均电磁力为：a av av li B F =式中av F 为平均电磁力，单位为N ；l 为导体的有效长度，单位m 。

于是，每根导体产生的平均电磁转矩为av a av F D T 21= 式中av T 为平均电磁转矩，单位为N.m ；a D 为电枢直径，单位为m ，又τp 2也代表电枢周长，因此有πτ/2p D a =。

设电枢表面共有a Z 根导体，则电枢电流为a a ai I 2=，则总的电磁转矩为a av a a av a a av a I l B Z ap li B Z p D F Z T τππτ22221=== 又一个磁极下的面积为l τ，则平均气隙磁通密度av B 与每极下总磁通Φ的关系为)/(l B av τΦ=则可得a T a a I C I apZ T Φ=Φ=π2 式中apZ C a T π2=，称为转矩常数，它由电机的结构参数决定。

上式为直流电机电磁转矩的计算公式，由此可见，直流电机的电磁转矩与每极磁通和电枢电流的乘积成正比。

二、直流电机的感应电动势直流电机的电枢旋转时，电枢导体切割气隙磁场，电枢绕组中就会感应电动势。

感应电动势是指电机电枢绕组的一对正、负电刷间引出的电动势，也就是每条支路的感应电动势。

1. 理解直流电机的磁动势和磁场2.掌握直流电机的电枢反应3.掌握直流电机电枢绕组的感应电动势4.掌握直流电机的电磁转矩本章基本要求直流电机的共同问题（二）直流电机的电枢磁动势和磁场 直流电机的电枢反应直流电机电枢绕组的感应电动势 直流电机的电磁转矩主要内容直流电机的共同问题（二）内容回顾直流电机绕组小结◆直流电机的电枢绕组总是自成闭路,为闭合绕组;◆电刷放置的一般原则是空载时正、负电刷间的电动势最大,或者说,被电刷短路的元件中的电动势为零;◆对于端接对称的元件,电刷放置在主极轴线下的换向片上,且总是与位于几何中性线上的导体相接触;内容回顾直流电机绕组小结◆电枢绕组的支路数(2a )永远是成对出现,因为磁极数(2p )是一个偶数;且至少有2条并联支路; 单叠绕组: a = p (并联支路对数恒等于电机极对数)单波绕组:a = 1(并联支路对数恒等于1)◆单叠绕组适应于较大电流、较低电压的电机;单波绕组适用于较高电压、较小电流的电机。

23.4 直流电机的磁动势和磁场一、空载时的主磁场1.主磁通和漏磁通◆磁场是电机实现机电能量转换的媒介;◆主极磁场由永久磁铁或励磁绕组通入直流电流产生;◆空载时电机中的磁场分布是对称的。

0f f I F s ìF -ïï F íïF -ïïî主磁通，经气隙进入电枢。

主极漏磁通(15-25%)φ0不进入电枢,只增加磁极的饱和程度。

内容回顾23.4 直流电机的磁动势和磁场一、空载时的主磁场主磁通路径：气隙→电枢齿→电枢轭→电枢齿→气隙→主磁极→定子轭→主磁极→气隙。

内容回顾23.4 直流电机的磁动势和磁场一、空载时的主磁场直流电机空载时的磁场分布内容回顾23.4 直流电机的磁动势和磁场一、空载时的主磁场2.气隙主极磁场的分布◆磁动势: 磁极范围内,励磁磁势大小相同。

◆磁密波形: 空载时的气隙磁通密度为平顶波。

direct current motor，DC motor中文名称：直流电动机英文名称：direct current motor，DC motor定义：将直流电能转换为机械能的转动装置。

电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。

直流电机中的励磁绕组跟电枢绕组的作用分别是什么？电动机的作用是将电能转换为机械能。

电动机分为交流电动机和直流电动机两大类。

(一) 交流电动机及其控制交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。

异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。

三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。

1. 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的构造也分为两部分：定子与转子。

（1）定子：定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。

它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。

（2）转子：转子是重点掌握的部分，转子有两种，鼠笼式与绕线式。

掌握他们各自的特点与区别。

鼠笼式用于中小功率（100k以下）的电动机，他的结构简单，工作可靠，使用维护方便。

绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为0.2-1.5mm之间。

掌握定子绕组的接线方法。

2. 三相异步电动机的工作原理掌握公式n1=60f/P、S=(n1-n)/n1、n=(1-S)60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式，进行计算。

同时记住：通常电动机在额定负载下的转差率SN约为0.01-0.06。

书上的例题要重点掌握。

3. 三相异步电动机铭牌上的数据（1）型号：掌握书上的例子。

（2）额定值：一般了解，掌握额定频率和额定转速，我国的频率为50赫兹。

（3）连接方法：有Y型和角型。

（4）绝缘等级和温升：掌握允许温升的定义。

（5）工作方式：一般了解。

4. 三相异步电动机的机械特性掌握额定转矩、最大转矩与启动转矩的关系。

第5章直流电机的运行分析本章主要介绍直流电机的空载和负载磁场分布、直流电机的电枢绕组、电枢绕组的感应电动势和电磁转矩、直流电机的换向问题和电机稳态运行时的基本方程。

5.1直流电机的磁场磁场是电机感应电动势和产生电磁转矩，从而实现机电能量转换的重要因素之一。

电机的运行性能很大程度决定于电机的磁场特性。

因此，要掌握电机的运行原理必须了解电机的磁场，了解电机空载和负载运行时磁场的建立过程和磁场波形特点。

5.1.1空载时直流电机的磁场在直流电机空载运行时，电枢电流为零，直流电机的气隙磁场由主磁极绕组的励磁磁动势F f建立，由于励磁电流是直流，所以气隙磁场是一个不随时间变化的恒定磁场。

这一磁场在一个极面下的空间分布如图5-1（a）所示，磁极面下气隙小且较均匀，故磁通密度较高，幅值为Bδ，而两极之间的气隙增加，磁通密度显著降低，从磁极边缘至几何中心线处，磁通密度沿曲线快速下降。

电机主磁极产生的磁通分成两部分，主磁通Φ通过气隙，同时交链电枢绕组和励磁绕组，是电机中产生感应电动势和电磁转矩的有效磁通。

另外，由于磁极产生的磁通不可能全部通过气隙，总还有一小部分从磁极的侧面逸出，直接流向相邻的磁极，它只与励磁绕组交链，不与电枢绕组交链，故称磁极漏磁通Φσ。

（a）（b）图5-1直流电机的磁路（a）空载时极面下的磁通密度；（b）四极直流电机两极下的磁路直流电机的主磁路包括以下部分：气隙、电枢齿、电枢磁轭、主磁极和定子磁轭。

除气隙外，其它部分均由铁磁材料组成。

主磁路和漏磁路如图5-1（b）所示。

5.1.2负载时电枢电流的磁场当直流电机带有负载时，电枢绕组中有电流流过，电枢电流也将产生磁场，称作电枢磁场。

为了分析方便，认为电枢表面光滑（无齿槽），磁场分析略去换向器只画主磁极、电枢绕组和电刷。

电机空载磁场、电枢反应磁场和两者的合成磁场分布图如图5-2（a）、（b）、（c）所示，图5-2（c）的扭曲磁通清楚地表明了电枢反应磁场对磁通分布的影响。

直流电机的电枢绕组简要回顾 直流电机重点内容： （1）直流电机的工作原理 （2）直流电机的基本概念 （3）电枢感应电势和电磁转矩 （4）基本方程 难点： （1）电枢绕组及电路图 （2）电刷位置放置 （3）电枢反应简要回顾简要回顾主磁极 定子 电刷装置 换向磁极 机座 端盖 电枢铁心 转子 电枢绕组 换向器 转轴 风扇Ø电枢绕组作用：直流电机的电路部分。

构成：用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，上下 层以及线圈与电枢铁心间要妥善地绝缘，并用 槽楔（xiē ）压紧。

直流电机的电枢绕组Ø直流电枢绕组的构成原则：(1)产生足够的感生电势； (2)允许一定的电流； (3)节省有色金属和绝缘材料； (4)结构简单，运行可靠。

Ø直流电枢绕组的基本概念元件电枢绕组由许多形状完全相同的元件（也称为线圈）按一定 规律排列和连接而成。

每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中一根称为前端 ，另一根称为后端。

每个元件有两个元件边，一个元件边放在某一个槽的上层(上 层边)，另一个元件边放在另一个槽的下层(下层边)。

绕组元件在槽中的位置 1-上元件边 2-后端接线 3-下元件边 4-前端接线 有效部分:元件钳放在槽内部分，切 割气隙磁通，感生电动势。

同一个元件的首端和末端分别接到两个不同的换向片上。

同 一个换向片上，连有一个元件的首端和另一个元件的末端。

因此，电枢绕组的元件数等于换向片数，即S=K，其中 K为 换向片数，S为元件数。

虚槽• 为了确切地说明每个元件边所处的具体位置，引入“虚槽” 的概念。

设槽内每层有u个元件边，则把每个实际槽看作包含有u个 “虚槽”，每个虚槽的上、下层各有一个元件边，如图表 示u=3时，元件边的布置情况。

若实槽数为 Z ，虚槽数为 Ze ，则Ze =uZ。

• 因为每一个元件有两个元件边 ，而每一换向片连接一个元件 的始端和另一个元件的末端； 又因为每一个虚槽包含着两个 元件边，所以绕组的元件数 S、 换向片数K和虚槽数Ze三者应相 等，即S=K= Ze =uZ1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘电枢槽内的绝缘l 极距：沿电枢圆周表面相邻两磁极之间的距离，用表示。