直流电机(12)直流电机的共同问题(二)直流电机的电枢反应感应电动势电磁转矩

发电机：顺转向偏离α角；电动机：逆转向偏离α角。 （3）磁路不饱和时：增加的磁通量等于减少的磁通量，每极的
磁通量不变。负载时电动势=空载时电动势。 磁路饱和时：负载时的每极磁通量小于空载磁通量（附加 去磁作用），负载时的电动势小于空载时的电动势。 （4）Faq与Ff相对静止，且在空间相差90º电角度，它们相互作 用，产生平均电磁转矩。
u电枢反应：负载时电枢磁动势对主磁场的影响。 u电枢磁动势由电刷的位置决定，故电枢反应决定于电刷的位置 u交轴电枢反应：交轴电枢磁动势对主磁场的影响 u直轴电枢反应：直轴电枢磁动势对主磁场的影响 一、电刷位于何中性线上时的电枢反应 u电枢磁动势全部为交轴电枢磁动势，故为交轴电枢反应
u物理中心线：电枢表面气隙磁密为零的直线
直流电机的共同问题（二） 23.5 直流电机的电枢反应
一、电刷位于几何中性线上时的电枢反应
气隙磁场
直流电机的共同问题（二）
23.5 直流电机的电枢反应
一、电刷位于几何中性线上时的电枢反应
交（横）轴电枢反应的表现： （1）扭斜气隙磁场，使气隙磁场发生畸变。
发电机：前极端去磁后极端加磁；电动机：前加后去 （2）物理中性线偏离几何中性线α角（空载时，两者重合）。
u负载时的气隙磁场
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
If Ia
Ff Fax
B0 x Bax
Bx
负载时气隙磁场由主磁场和电枢磁场共同决定
气隙磁场
励磁电流所建立的磁场 电枢电流所建立的磁场
直流电机的共同问题（二）
23.5 直流电机的电枢反应
u负载时的气隙磁场
主极磁场
电枢磁场
气隙磁场
直流电机的共同问题（二） 23.5 直流电机的电枢反应
电动机——驱动（主）转矩(与转速方向相同)，输出机械能。
（3）改变电动机转向的方法：改变磁通方向或改变电枢电流方向
Ea Ce n
Ce
pN 60a
TM CM Ia
CM
pN
2 a
CM
30 π
Ce
直流电机的共同问题（二）
23.6 直流电机电枢绕组的感应电动 势和电磁转矩
三、直流电机的电磁功率
电枢电功率
发电机：顺转向移刷－去磁；逆转向移刷－加磁 电动机：顺转向移刷－加磁；逆转向移刷－去磁 （3） Fad与Ff同轴线，不能产生平均电磁转矩。
直流电机的共同问题（二）
23.6 直流电机电枢绕组的感应电动 势和电磁转矩
一、电枢绕组的感应电动势
l电枢电势：直流机正、负电刷之间的感应电势， 即每条支 路中各串联导体感应电动势的总和。 l计算：求出一根导体在一个极距范围内切割气隙磁密的平 均感应电势，然后乘上一条支路总的导体数。 l计算公式：
直流电机的共同问题（二）
23.5 直流电机的电枢反应
二、 电刷 不在 几何 中性 线上 时的 电枢 反应
直流电机的共同问题（二）
23.5 直流电机的电枢反应
二、电刷不在几何中性线上时的电枢反应
u既有交（横）轴电枢反应Faq又有直轴电枢反应Fad
u电枢反应的表现： （1） Faq起扭斜气隙磁场的作用，使气隙磁场畸变，物理中性 线偏离，附加去磁作用。 （2） Fad对主磁场起去磁或加磁作用
电动机——反电势(与电枢电流反方向)。
直流电机的共同问题（二）
二、直流电机的电磁转矩
l电枢绕组中流过电流时，电流与交轴磁场相互作用产生电磁转矩
l计算：所有导体产生的电磁转矩的代数和
l计算公式：
•一根导体的平均电磁力： fav Bav l ia
ia
Ia 2a
•一根导体的平均电磁转矩：
Tav
Bav
＝30
Ce
9.55Ce
CM: 转矩常数
直流电机的共同问题（二）
23.6 直流电机电枢绕组的感应电动
势和电磁转矩
二、直流电机的电磁转矩 l结论：
（1）TM ∝Ia Φ ；电枢电流和气隙磁场相互作用产生 。电磁转矩正 比于每极磁通和电枢电流，与磁密分布无关。
（2）性质:
发电机——制动（反或阻）转矩(与转速方向相反)，吸收机械能；
l ia
D 2
•电磁转矩：
TM
N Tav
NBavl
Ia 2a
D 2
直流电机的共同问题（二）
23.6 直流电机电枢绕组的感应电动
势和电磁转矩
二、直流电机的电磁转矩
l计算公式： •电磁转矩：
D
2 p
Bavl
TM
N
l
l
Ia 2a
2 p 2
pN
2a
Ia
CM Ia
CM
pN
2a
CM
60
2
pN
60
n
Ce
n
l结论：
N：总导体数 Ce：电动势常数
（1）Ea ∝n Φ ；n = const，Ea ∝Φ ；调节励磁电流If，可以调节Φ ， 进而调节Ea 。Φ = const， Ea ∝n，调节转速n ，可以调节Ea 。 （2）Ea只与每极磁通量Φ的大小有关，而与Φ的分布无关。 因此， Ea =CeΦn既适用于空载，也适于负载。 （3）性质: 发电机——电源电势(与电枢电流同方向);
PM
Ea Ia
Ce n Ia
2
60
CM
n Ia
CM
Ia
2
60
n
TM
机械功率
电磁功率一方面代表电动势为 Ea的电源输出电流 Ia时发出的电功
率，另一方面又代表转子旋转时克服电磁转矩所消耗机械功率。
直流电动机：从电源吸收电功率， 通过电磁感应作用， 转换成 轴上的机械功率；
直流发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的机械功率 等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的电功率。
•一根导体：
eav Bav l v
v 2 p n
60 Bav l
Bav：平均磁密；l：导体长度； v：电枢旋转线速度 n：电枢旋转速度（r/min)
：每极磁通
直流电机的共同问题（二）
一、电枢绕组的感应电动势
l公式：Ea
N 2a
eav
N 2a
l
l 2 p
n 60
pN 60a
第四篇 直流电机
第二十三章 直流电机的共同问题
直流电机的共同问题（二） 本章基本要求
1.掌握直流电机的电枢反应 2.掌握直流电机电枢绕组的感应电动势 3.掌握直流电机的电磁转矩
直流电机的共同问题（二） 主要内容
Ø直流电机的电枢反应 Ø直流电机电枢绕组的感应电动势和电 磁转矩
直流电机的共同问题（二） 23.5 直流电机的电枢反应