电枢磁场对 主磁场的影响就 称为电枢反应。 8 直流电机负载时磁场 9 直流电机的电枢反应 电枢反应:电枢磁动势对主极励磁磁动势建立 的气隙磁场的影响。 具体表现: • 使气隙磁场分布发生畸变; • 使物理中性线位移(空载时,电机物理中 性线与几何中性线重合;负载时,物理中 性线发生偏转; • 呈去磁作用 10 3.7 直流电机的感应电势和电磁转矩 CT 转矩常数: 单位:A 2pN CT = 3. 方向 由Φ 和 Ia 共同决定。 4. 性质 发电机: T 与 n 方向相反,为制动转矩。 电动机: T 与 n 方向相同,为拖动转矩。 15 3.7.1 直流电机的感应电势 1. 产生 电枢旋转 n 磁场Φ e →∑e →E 2. 大小 每个导体:e = B l v - Ia + G E Ua - 调节Rf →If 可变 →Φ 可变 →E 可变 → Ua可变。 18 空载特性 U0 = E = f (If ) n Ia = = n0N 2. 负载运行 输出电压: U = Ua 输出电流: I = Ia 电压平衡方程式 U0 剩磁感应 电动势 Er If O 空载特性 U = Ua = E-Ra Ia U U0 当 Ia 2pN CT = CE = 4pN 60 CT CE = 60 2 = 9.55 CT = 9.55 CE 17 3.8 直流发电机的运行分析 3.8.1、他励发电机 外电源Uf →If →Φ 原动机 →电枢 →n E →Ua 1. 空载运行 励磁电路: If = Uf Rf + If Uf 电枢电路: 励磁电路 Ia = 0, Ua = U0 =总E电阻 6 空载磁化曲线 磁化曲线:表示空载主磁通Φ0与主极磁动势Ff之 间的关系曲线, Φ0=f( Ff)。通过实验或计算 得到。 Φ0 膝点 饱和部分 直线,不 饱和部分 F0’ Fδ’ Ff k F0' F' (约1.1~1.35) 7 3.6.2 负载时直流电机的磁场―电枢反应 直流电机负 载后,电枢绕组 有电流通过,简 称电枢磁场。 导体切割磁场线的线速度: v= 2R 60 n= 2p 60 n 电动势: E = 2N e = 2N B l v = 2N·Φl 2p ·l ·60 n 4pN = 60 Φn 16 单位:Wb E = CEΦ n (V) CE 电动势常数: 单位:r/min 4 pN CE = 60 3. 方向:由Φ 和 n 共同决定。 4. 性质 发电机为电源电动势;电动机为反电动势。 21 3.8.2、并励发电机 I E →Φ ? Φ→E? 1. 自励条件 If Ia + G E Ua (1) 主磁极必须有剩磁Φr : - Φr→Er →Ifr →Φ Φ与Φr 方向相同 →E>Er Φ与Φr 方向相反 →E<Er (2) 励磁电流产生的磁通必须与剩磁同方向: Φr →Er →Ifr →E>Er→ If>Ifr→Φ →E ··· 复励电动机:励磁线圈与转子电枢的联接有串有并,接在 同一电源上。 If Ia If Uf M U U MU MU M 他励 并励 串励 复励 2 3.6 直流电机的磁场 3.6.1 空载时直流电机的磁场 空载时负载电流为零,此时电机内部的 磁场是由励磁绕组通过电流产生的磁势 决定。 空载时的磁场用函数Bo(x)表示;空载 磁通密度沿转子外圆周长方向的变化情 况即空载磁密的分布波形呈平顶波。 + Ia E NF E U – F S 直流发电机模型 11 电刷 FE + N IE U F I – S 换向片 直流电动机模型 12 3.7.1 直流电机的电磁转矩 1. 产生 电枢电流 i 磁 场Φ F →T 2. 大小 电磁力: F = B l i 平均磁密:B = Φ l 每根导线上电磁力所 B 极距 形成的电磁转矩: FR l R 13 电枢绕组串联总匝数: N ※ E 与 If 既应满足空载特性又应满足欧姆定律。 22 场阻线: If = E Ra+Rf 场阻线的斜率: E Q tan = E If PN Ua = 10×103 230 A = 43.5 A U0 = E = Ua+Ra IaN = (230+0.4×43.5) V = 247 V 在Φ 保持不变时, E ∝ n 900 E' = 1 000 E = 900 1 000 ×247 V = 222 V U = E'-Ra IaN = (222- 0.4×43.5) V = 205 V Ra Ia E (电枢反应) 外特性 U = f (I ) n If = = 常nN数 UN Ua O n = nN If = IfN IN 外特性 I 19 电压调整率 VR = U0-UN UN ×100% ( 5% ~ 10% ) 调整特性 当 n = nN,U = UN 时: If = f ( I ) If IfN O I IN 调整特性 20 3.5 直流电机的励磁方式 励磁方式 定义: 直流电机产生磁场的励磁绕组的接线方 式称为励磁方式。实质上就是励磁绕组和电 枢绕组如何联接,就决定了它是什么样的励 磁方式。 1 根据励磁线圈和转子绕组的联接关系,励磁式的 直流电机又可细分为: 他励电动机:励磁线圈与转子电枢的电源分开。 并励电动机:励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。 串励电动机:励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。 【例7.7.1】 一他励直流发电机, PN = 10 kW, UN = 230 V,nN = 1 000 r/min ,Ra = 0.4Ω。如果磁通 Φ 保 持不变,求 1 000 r/min 时的空载电压 U0 和 900 r/min 时 的满载电压 U 。 解:在 nN 和 UN 时的电枢电流 IaN = 3 磁路从气隙1出发经-电枢齿-电枢轭-电枢齿2-气 隙2-主磁极2-定子轭-主磁极1,最后又回到气隙1 4 5 B 极距 l 空载时磁密分布波形呈平 顶波的原因是: 在主极直轴附近的气隙 较小,并且气隙均匀,磁 阻小,即此位置的主磁场 较强,在此位置以外,气 隙逐渐增大,主群场也逐 渐减弱,到两极之间的几 何中线处时,磁密等于0。 电枢绕组并联支路数:2a 总导体数: 2N·2a = 4aN 电枢的周长: 2R = 2p 电磁转矩: T = 4aN ·FR p = 4aN · ·B l i p = 4aN· p Φ l ·l i R Fra Baidu bibliotek = 4aN · ·Φ i 2pN 电枢电流 Ia = ·Φ · 2ai 14 2. 大小 单位:Wb T = CTΦ Ia (N·m)