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第一章 直流牵引电机修改

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直流牵引电机的工作原理及故障处理

直流牵引电机的工作原理及故障处理

直流牵引电机是电动车辆中常用的动力装置，其工作原理和故障处理如下：
工作原理：
1. 电磁感应：直流牵引电机通过电流在磁场中产生电磁力来实现转动。

当电流通过电枢线圈时，在磁场中产生电磁力矩，使电机转动。

2. 换向系统：为了实现电机的正常运转，需要一套换向系统，通常采用电刷与电枢之间的接触和分离来实现电流的换向，使电机能持续旋转。

3. 控制系统：通过对电机的电流、电压进行调节，可以实现对电机转速、转矩等参数的控制。

故障处理：
1. 电刷磨损：电刷是电机中易损件，长时间磨损会导致电刷接触不良或断裂。

解决方法是定期更换电刷或修整电刷端面。

2. 电枢绕组断路：电枢绕组断路会导致电机失去动力。

处理方法包括检查电枢绕组，修复绝缘层或更换损坏的绕组。

3. 电刷与电枢接触不良：这可能导致电机运行不稳定、发热过高。

解决方法是清洁电刷及其座槽，确保电刷与电枢之间的良好接触。

4. 电机过载：长时间超负荷运行会导致电机损坏。

通过限制负载或增加散热措施来避免电机过载。

5. 电机绝缘老*：导致电机绝缘性能下降，可能出现漏电等问题。

解决方法是定期进行绝缘测试，发现问题及时更换绝缘材料或绕组。

6. 电机轴承故障：电机轴承损坏会导致振动、噪音增大。

解决方法是更换损坏的轴承。

7. 控制系统故障：包括电流过大、电压不稳等问题，建议检查电机控制器及相关电气元件，进行故障排除。

在处理以上故障时，需要根据具体情况进行仔细检查和维护，确保直流牵引电机的正常运行，从而保证电动车辆的安全和可靠性。

电力牵引交-直传动系统(2)

电力牵引交-直传动系统(2)
N ia方向 n + T Tz e方向 － + T Tt － N
S
S
（a）电动机运行
（b）发电机运行
图2— 直流电机不同运行方式下的电磁转矩和感应电动势 T—电磁转矩； Tz—阻力转矩； Tt—拖动转矩。 11
第一节 直流牵引电机 ¾电动机工况：
克服反电势，电源向电机输入电能，产生电磁转矩，驱 动电机负载旋转，即将电能转变为机械能。
Is
T= CmφIs=CmKfIS2
24
第一节 直流牵引电机 3、机械特性 T=f（n）
将转速公式和转矩公式联立消去IS，便得到转矩与转速的方程式：
C mΦU C m C eΦ 2 T= − n RD RD
T
¾ 他励（或并励）电动机：在U不变时，φ 也不变，T = f (n)近似为一较陡负斜率的 直线，随着负载转矩的较大变化，转速仅 有很小变化，这种特性称为“硬特性” 。 ¾ 串励电动机：φ随IS而变化，根据矩特 性、转速特性及磁化曲线之间的对应关系 可求出其机械特性，随T的增加，n迅速下 降，这种特性称为“软特性”。
式中 T—电磁转矩，Tz—负载阻力转矩， T0—空载阻力转矩， TJ=Jdω/dt—惯性转矩。
电动机稳态下的转矩平衡方程式 ：
T = TZ + T0
一般T0 （由摩擦损耗和铁磁损耗等引起） 较小，故
T≈TZ
16
第一节 直流牵引电机 （三）功率平衡方程式和电机效率
电磁功率：
pN 60ω pN Φ Is = Φ I s ⋅ ω = Tω P = Es ⋅ Is = 60a 2π 2πa
20
第一节 直流牵引电机 直流牵引电动机的转速特性和转矩特性
直流电动机的工作特性表示当不对电源电压及励磁电流 进行人为调节时，电动机的转速n、转矩T随电枢电流Is的变 化关系。 电机的工作特性因励磁方式不同差别很大，所以讨论时， 既要应用综合电磁过程的有关方程式，又要注意到不同励磁 方式的特点。

直流牵引电机简述与其调速方式

直流牵引电机简述与其调速方式

B 1 粘着条件破坏 1-1’ 2-2’
A
2
1' 牵引力>最大粘着限制 逐渐
5
发生空转 v A 滑动摩擦
4 2'
力=牵引力，停止空转
0
v0 v4
n(v)
二、他励牵引电动机
If1> If2> If3> If4> If5 n
优点：
If5 ▪ 合适的调节特性
If4 If3
▪ 优良的防空转特性
If2 ▪ 充分发挥机车牵引力
高压侧调压 SS2 低压侧调压 SS1
• 改变牵引发电机的转速和励磁电流
柴油机转速 同轴的发电机转速 由于牵引发 电机的励磁机是由柴油机驱动的 励磁机的转 速变化 电机电压变化
柴油机
MMM G
• 改变同步牵引发电机定子绕组的接法
T1 T2 T3
T11
AS1 AS2
T12
T13
双星形：T1 T2 T3
• 牵引电机特性有差异 动轮直径相同 • 动轮直径不同 牵引电机特性相同
• 牵引电机特性有差异（动轮直径相同）
Tn n 1
2
n
T2 T1
0
Id2 Id1
2T 1
串励： 转速相同 n相同 Id1 Id2 差值较小 T1 T2 差值也较小
Id
• 牵引电机特性有差异（动轮直径相同）
T
T1 n
T2
0
Id2
2T 1
1 2
n
并励：
转速相同 n相同
Id1 Id2 差值很大 T1 T2 差值也较大
Id1 Id
• 牵引电机动轮直径不同（特性相同）
Tn n
T

电力机车直流电机检修与维护—直流电机启动、调速、反转与制动

电力机车直流电机检修与维护—直流电机启动、调速、反转与制动
项目一 直流电机检修与维护
任务七 直流电动机的起动、调速、反转与制动
牵引电动机的传动与悬挂
1、个别传动： 指一台牵引电动机只驱动一个轮对，它是借助电
机轴上的小齿轮驱动轮对轴上的大齿轮来实现机车牵 引运行的。
个别传动的优点：当一台牵引电动机发生故障时 ，可单独切除，不会影响其他电机工作，而且充分利 用了机车下部空间。
故这种悬挂方式也称为半 悬挂。一般适用于速度不超过 120km/h的客、货两用机车。
牵引电动机的传动与悬挂 （1）抱轴式悬挂
1 2
3
1、机座 2、出线盒 3、抱轴油盒
牵引电动机的传动与悬挂
牵引电动机的传动与悬挂
（2）架承式悬挂 架承式悬挂是将牵引电动机完全固定在转向架
上，这样，牵引电动机的全部重量都成为转向架减 振弹簧以上的重量，即成为簧上重量。
直流电动机的起动、调速、反转与制动
1.直流牵引电动机的起动
• 电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速
到稳定运行状态的过程。
• 直流电动机的启动过程中不仅转速发生变化，而且转 矩、电流也发生变化。
• 当忽略电枢绕组电感时，电枢电流Ia，如果他励直流电
动机在额定电压下直接起动，由于起动瞬间n=0， Ea=0，
直流电动机的起动、调速、反转与制动
3.直流牵引电动机的调速
在电动机机械负载不变的条件下，用人为方法调节电动 机转速叫做调速。
电动机转速为：
U Ia Ra
n Ce
当负载不变时，影响电机转速的有三个因素： （1）电机电枢端电压U； （2）电枢回路的总电阻∑Ra； （3）主极磁通量Φ。
直流电动机的起动、调速、反转与制动
Ia
U Ea Ra RL

直流牵引电机的工作原理及故障处理

直流牵引电机的工作原理及故障处理

直流牵引电机是一种常用于电动车、铁路机车等交通工具的驱动装置，其工作原理主要是将电能转换为机械能来驱动车辆行驶。

下面是直流牵引电机的工作原理及故障处理方法：
1. 工作原理：
-直流牵引电机由定子和转子两部分组成。

定子上有一定数目的电枢线圈，转子上则悬挂着一定数目的永磁体或励磁线圈。

-当电源施加到定子上时，产生的电磁场会将转子转动，从而实现牵引。

同时，为了控制电机的速度和方向，需要通过外部电路对电枢线圈进行控制。

2. 故障处理：
-电机无法启动：检查电源供给是否正常，电枢线圈是否损坏，电刷是否磨损过度，电机转子是否卡死等。

-电机发热：检查电机是否正常通电，电枢线圈是否短路，电刷是否与电枢接触不良，风扇是否运转正常等。

-电机转速异常：检查电枢线圈中的电阻值是否正常，电枢线圈是否短路，电刷是否磨损或接触不良等。

针对不同的故障问题，需要采取不同的处理方法，如更换损坏的部件、
进行维护保养、检查电路连接等。

同时，在平时的使用过程中，应该注意对直流牵引电机的日常检查和维护，以延长其寿命并保证运行安全可靠。

电气化铁路牵引供变电技术—第一章—绪论

电气化铁路牵引供变电技术—第一章—绪论

第一章 概 述
第二节 牵引供电系统概述
一、牵引供电系统的电流制
电力牵引供电系统是指从电力系统或一次供电系统接受电能，通过变 压、变相或换流（将工频交流变换为低频交流或直流电压）后，向电 力机车负载提供所需电流制式的电能，并完成牵引电能传输、配电等 全部功能的完整系统。电流制是指牵引供电系统中牵引网的供电电流 种类。目前中国主要采用直流制和交流制。
③三级负荷。是指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷。如： 农村负荷等。对供电无特殊要求。
第一章 概 述
三、电力系统中性点运行方式 电力系统的中性点的运行方式主要有中性点不接地、中性点
经消弧线圈接地和中性点直接接地三种。前两种又称为小电流 接地系统，后一种称为大电流接地系统。
中性点不接地
中性点经消弧线圈接地
第一章 概 述
总结： 线路首端至末端损耗组成：绕组损耗（5%）+线路损耗（5%） ①普通线路：首端高10%，末端为线路额定电压。 ②连接发电机：首端高5%，末端变压器高5%。 ③连接短线路发电机：首端高5%，末端为线路额定电压。
第一章 概 述
2、电能的电压指标 （1）电压偏差
电压偏差是指用电设备的实际工作电压与额定电压的差值，通常 用百分数表示。
太光发电是不通过热过程而直接将太阳的光能转换成电能。 7）潮汐发电— 利用潮汐的动能和势能发电。
第一章 概 述
①火力发电厂 按照能源输出的形式可分为：凝汽式发电厂、热电厂。 火力发电厂结构：燃烧系统，汽水系统，电气系统。
化学能——蒸汽热能——电能 特点： 布局灵活，建设周期较短，投资较少，但运行费用较高； 启动时间长，煤耗大； 污染环境。
中性点直接接地
第一章 概 述
1、中性点不接地 ①发生单相金属性接地（直接接地故障，阻抗值小）或单相非金

内燃机车电力传动——牵引电机


P2 = P -ΔP空
功率平衡方程式
P1 = P2 + ΔP空 + ΔP铜
电机效率η：衡量电机内部损耗的大小 P 2 100 % P 1
四、直流牵引电动机的工作特性和速度调节
电传动机车是由牵引电动机驱动的，因此牵引电动机的工作特性 必须满足机车牵引性能提出的要求。电动机输出的机械转矩和转速是 说明电动机工作特性的两个重要的物理量，分别与机车牵引力和机车 速度相对应，因此，转矩特性和转速特性是电动机的两个主要特性， 是选用牵引电动机的重要依据。 （一）直流牵引电动机的转速特性和转矩特性 直流电动机的工作特性表示当不对电源电压及励磁电流进行人为 调节时，电动机的转速n、转矩M随电枢电流Is的变化关系。电机的工 作特性因励磁方式不同差别很大，所以讨论时，既要应用综合电磁过 程的有关方程式，又要注意到不同励磁方式的特点。
n
串励电动机：φ随电枢电流IS而变化， 根据转矩特性、转速特性及磁化曲线 之间的对应关系可求出其机械特性， 随输出力矩M的增加，转速n迅速下降， 这种特性称为“软特性”。
（二）牵引电动机特性分析
对串励和他励两种型式得电机进行比较，分析它们各自的优缺点，并确 立选用牵引电动机时应考虑的因素及基本原则。 牵引调速性能：在内燃机车上，牵引电动机由恒功率电源供电， 输出电 压变化范围有限，串励电动机的“软特性”特点能使牵引电动机在电源 电压较小变化时具有较大的转速和转矩变化，因而调速容易，调速范围 牵引电动机之间的负载分配： 较宽。 机车上几台牵引电动机同时 M n M M n 2 1 M 2 并联运行，由于电动机的特 1 性不可能完全一致，或者动 n 1 轮直径不完全相等，都将引 2 n 起电动机之间负载分配的不 n M M M 均匀现象，个别电机在运转 1 2 n M 时将会发生严重过载情况。 I 0 0 I I I I 串励电动机由于具有“软特 I （ b ） （a） 性”，这种负载分配的不均 图2—17 并联运行时牵引电动机之间的负载分配 （a）两台串励电动机之间的负载分配； （b）两台并（他）励电动机之间的负载。 匀性远较他励电动机为小 。 分配

机车电机与电器PPT课件项目1任务6 直流(脉流)牵引电机的换向

改善直流牵引电机换向的方法
选用合适的电刷 （1）在同一台电机中，必须采用相同牌号的电刷。 （2）电刷应仔细研磨吻合，保持清洁以及电刷和刷握间有适当间隙。 （3）在正常使用中，温度升高会使电刷接触压降减小。 （4）一台电机上各电刷压力必须均匀。
任务六 直流（脉流）电机的换向
装设换向极
（1）换向极绕组连结。 （2）换向极磁路处于低饱和状态。 （3）换向极极性的确定。 电动机：换向极极性应与沿旋转方向前面的主极 极性相反。 发电机：换向极极性应与沿旋转方向前面的主极
任务六 直流（脉流）电机的换向
任务六 直流（脉流）电机的换向
换向概述：直流电机运行时，随着电枢的转动，电枢绕组元件从一 条支路经过电刷进入另一条支路，由于相邻支路中的电流方向是相反 的，所以元件中的电流方向随之改变，这个过程称为换向过程，简称 为换向。
“换向”是装有换向器电机运行时的薄弱环节，对电机正常运行有很 大的影响，也是评定电机质量优劣的标准之一。如果电机换向不良， 将在电刷和换向器之间产生电火花，严重时将烧毁电刷，导致电机不 能正常运行。由于牵引电机特殊的工作条件，其换向更为困难。
换向极安装在几何中性线上 极性相同。
任务六 直流（脉流）电机的换向
防止环火的措施 防止环火的措施是在主磁极上安装补偿绕组，从而抵消电枢反 应的影响。补偿绕组应与电枢绕组串联，使其产生的磁动势恰 恰能抵消电枢反应磁动势。当电机带负载后，电枢反应磁动势 被抵消，就不会使气隙磁通密度曲线发生畸变，从而可以避免 出现环火现象。补偿绕组装在主磁极极靴里。 安装补偿绕组后，换向极的负担减轻了，有利于改善换向。
换向器上有黑痕，但不严重，电刷上有轻微灼痕
换向器上有黑痕，电刷上有灼痕。如短时间出现这一级 火花，换向器上不出现灼痕，电刷不会被烧焦或损坏

《电力机车电机》应知应会

《电力机车电机》应知必会适用班级：电力机车专业第一章直流电机的基本知识§1-1直流电机基本工作原理1、直流发电机原理是什么？答：通过导体切割磁感线产生感应电动势x e=B Lv2、直流电动机原理是什么？答：带电导体在磁场中受到电磁力的作用而产生偏转F=BIL §1-2 直流电机的基本结构3、直流电机的基本结构是什么？答：由定子和转子构成。

定子包括机座、主磁极、换向极和电刷装置。

转子包括转轴、电枢铁心、电枢然组、换向器4、换向极又称什么？主要作用是什么？答：附加极，主要作用是改善直流电机的换向5、主磁极铁芯构成是什么？答：主极铁芯有1-1.5mm 厚薄钢板冲片叠压而成。

§1-3直流电机的电枢绕组6、直流电机的电枢绕组分类答：单叠绕组、复叠绕组、单波绕组、复波绕组§1-4直流电机的磁场7、直流电机的励磁方式分为答：他励、并励、串励和复励8、什么是电枢反应？答：电机负载运行时，电枢磁场对主极磁场的影响称为电枢反应§1-5直流电机的感应电势和电磁转矩9、直流电机的电磁转矩、直流电机的感应电势？答：a e E C n f =T aT C I f =§1-6直流电机的基本方程10、直流电机的基本方程是什么？电势平衡方程式：发电机a a a U E I R =-电动机a a a U E I R =+转矩平衡方程式：发电机10T T T =+电动机20T T T =+11、用什么方法可以改变电机的转动方向？（说出2条就可）答：改变电流方向可以改变电机转动方向改变磁极方向可以改变电机转动方向改变励磁电流方向可以改变电机方向第二章直流牵引电动机的特性§2-1牵引电动机的一般概念1、牵引电动机的传动方式？答：个别传动和组合传动2、牵引电动机架承式悬挂分类答：分为球面齿式联轴节的架承式悬挂和采用空心轴传动的架承式悬挂3、个别传动的优点是答：个别传动的主要优点是当一台牵引电动机发生故障时，可以单独切除4、牵引电动机必须满足的要求答：1) 应有足够大的启动牵引力和较强的过载能力2）具有良好的调速性能。

轨道交通牵引供变电技术第1章第2节 城市轨道交通直流电力牵引供变电装置及其功能

轨道交通牵引供变电技术
1.
集中式供电方式 集中式供电方式是由专门设置的主变电所集中 为沿线直流牵引变电所和降压变电所供电的一种供 电方式，如图1.12所示。每个主变电所需有两路从区 域或城网降压变电所馈出的独立电源进线，线路电 压多采用110 kV，经降压后输出35 kV电压馈线， 为牵引变电所和降压变电所供电。图中各主变电所 的供电划分为若干供电分区，每两个供电分区间通 过双环网电缆进行联络，并设有联络开关QF1、QF2 等，正常时断开。若主变电所A退出工作，则QF1、 QF2自动合闸，由相邻主变电所B向原主变电所A的 供电分区供电。主变电所B退出时，上述程序类似。
轨道交通牵引供变电技术
随着机车控制技术和电力电子技术的发展，出 现了斩波调压控制的直流牵引电机驱动方式，直流 牵引制的上述优势依然明显，即便是目前采用变频 调压（VVVF）控制的交流牵引电机传动系统，直流 牵引制对于保证网压质量和交流传动控制系统的稳 定工作，以及简化电动车辆逆变器的器件与设备都 是有利的，因此，至今仍然在城市轨道交通牵引中 得到广泛的采用。 国外城市轨道交通的直流牵引制供电电压等级， 从570V、750V到1500V、3000V等有多种标准，但其 发展趋势是向国际电工协会（IEC）制定的国际标准 600V、750V和1500V等电压等级靠拢。
轨道交通牵引供变电技术
图1.12 集中式供电方式示意图
集中式供电方式的主要特点： （1）专用主变电所从城网（或区域变）高等 级的 110 kV 电压级引入，形成独立的供电系统， 受城市其他电气负荷的干扰影响小，供电质量和 可 ）城轨交通外部供电与牵引、降压供电组 成统一的独立系统，便于运营管理与维护，有利 于集中调度监控，最终将有利于提高效益。 （3）由于35 kV供电电压的集中式供电方式相 对于分散供电的 10 kV电网供电，在供电容量和输 送距离方面具有较大优势，有利于城轨交通的长 远发展和多条线路共用主变电所等资源，从而可 极大地获取总体经济利益。 我国多数大城市如上海、广州等地和国外某些 大城市地铁工程都采用集中式供电方式。
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单叠绕组
单叠绕组
单叠绕组连接顺序表
绕组展开图比较直观，但画起来比较麻烦，为简便起见， 绕组连接规律也可用连接顺序表来表示。本例连接顺序表 如下。上排数字同时代表上层元件边的元件号、槽号和换 向片号，下排数字代表下层元件边所在的槽号。
单叠绕组
取一瞬间（如图F1-16瞬间），将此瞬间不与电刷接触的换向片 省去不画，可以得到图1-15的并联支路图。可以看出单叠绕组的连 接规律是将同一磁极下的各个元件串联起来组成一条支路。所以， 单叠绕组的并联支路对数a总等于极对数p，即a=p。
N
S
y1
发电机中整距绕组的感应电动势最大； 电动机中整距绕组的电磁转矩最大；
y1
N
S
y1 短距
N
S
N
y1 长距
换向器的节距：
一个元件首片来表示。
每个元件的两个边分别接在相邻两个换向片上，位置相 邻的两个元件串联起来，这种形式的绕组称为单叠绕组。

电动机若要维持继续旋转，外加电压就必须高于反
电动势，才能不断地克服反电动势而流入电流，以实现将
电能转换成机械能。
二、直流发电机的工作原理
1.感应电动势e的产生： 直流发电机结构模型将电源改为电阻R，电枢由原 动机驱动。
感应电动势的大小： e=BLV
方向判断：右手定则
2.分析：

1） 分析电枢转过某一角度时感应电动势的变化
增大磁路磁阻
主磁路：N铁极芯→气隙→电枢齿P→电枢磁轭→经相 邻S板下的电枢齿→气隙→ S极铁芯 →定子磁轭→ N极铁 芯
漏磁路：N极铁芯→气隙→定子磁轭→N极铁芯
二、直流电机负载时的磁场
给主磁极励磁绕组通入励磁电流产生的磁 场称为主极磁场。
当电机在负载下运行时，电枢绕组中有负 载电流流过，电枢电流产生的磁场称为电 枢磁场。
电产生制动力对机车进行电气制动。
第二节、直流电机的主要结构
（一）多媒体播放电机拆装视频
主要使学生掌握直流电机主要结构组成、结构名称，熟
悉拆装顺序。
（二）结构知识讲解

直流电机由静止的定子和旋转的转子两大部分组成，
在定子和转子之间有一定大小的间隙(称气隙)。
1.定子

直流电机定子的作用是
产生磁场和作为电机的机械
换向器等组成。
（1）转轴：转轴的作用是
用来传递转矩，一般用合金
钢锻压而成。
（2）电枢铁芯：电枢铁芯 是电机磁路的一部分，也是 承受电磁力作用的部件。
转自子
(3)电枢绕组 ：电枢绕组的作用是产生感应电动势 和通过电流产生电磁转矩，
(4)换向器：换向器的作用是完成交流电与直流电的 转换，即在直流电动机中，它将外加的直流电流逆 变成绕组内的交流；

有电磁感应定律，每根导体的感应电动势为e

e=BxL(V)
式中： Bx一导体所在位置的磁通密度(T) ;

L一导体切割磁力线的有效长度(m) ;
V—导体切割磁力线的线速度(m/s)。
通过电刷和换向器的作用，及时地将线圈内的交 变电动势转换成电刷两端单方向的直电动势，但它是 一个大小在零和最大值之间变化的脉振电动势。如图：
第一章 直流牵引电机
第一节 直流电机的工作原理
引入：

机车运行的动力是由电动机来提供，了解电机的工作
原理是掌握电机运行特性前提条件。
1.知识讲解

重点讲解直流电机作为电动机和发电机的工作原理。
根据直流电机模型结构结合电磁感应定律及电磁力定律分
析直流电机产生的感应电动势及电磁转矩。
直流电动机的基本工作原理
支撑，主要由机座、主磁极
、换向极和电刷装置等组成。
定子
(1)机座
机座兼起机械支撑和导磁磁路两个作用。它既用 来作为安装电机所有零件的外壳，又是联系各磁极 的导磁铁轭。机座通常为铸钢件，也有采用钢板焊 接而成的。 (2)主磁极
由主极铁芯和主极 线圈两部分组成N.S极， 通入励磁电流产生主磁 通。
每个元件的两个边所接的两个换向片相隔较远，相串联 的两个元件也不是串联的，这种形式的绕组称为波绕组。
叠绕组示意图
波绕组示意图
二、单叠绕组的绕法
单叠绕组：是指相邻元件(线圈)相互叠压, 元件的出线 端接到相邻的换向片上，第一个元件的下层边（虚线）连接 着第二个元件的上层边，它放在第一元件上层边相邻的第二 个槽内。合成节距与换向节距均为1,即：Y=Yk=1
不考虑磁路饱和时，主磁场被削弱的数量等 于被加强数量，但实际中，主磁极增磁部分因磁 密增加使饱和程度提高，铁芯磁阻增大，增加的 磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少。
N
S
直流发电机主磁场分布
1.直流发电机的电枢反应
2.直流电动机的电枢反应
比较两个磁场磁力线，可看出一半磁密加强、 另一半磁密削弱。 4．电枢反应的影响 1）使气隙磁场发生畸变 负载后由于电枢反应的影响，每一磁极下，一半 磁场被增强，一半被削弱，磁通密度曲线与空载 时不同。 2）对主磁场起去磁作用
2）分析电刷和换向器的作用

直流电动机中，电刷两端虽然加的是直流电源，但在
电刷和换向器的作用下，线圈内部却变成了交流电，从而
产生了单方向的电磁转矩，驱动电机持续旋转。
3）分析电机旋转时反向电动势的产生。

电动机旋转时，旋转的线圈中也将感应产生电动势e，
其方向与线圈中电流方向相反，故称为反电动势。
在直流发电机中，它将绕组内的交流电动势整流成电刷 两端的直流电动势。 风扇：
中、小型电机在传动端安装冷却风扇。
第三节 直流电机的电枢绕组
引入：

直流电机电枢是进行机械能与电能转换的枢纽，电枢
绕组用于产生感应电动势和电磁转矩。
一、电枢绕组概述
1.对电枢绕组的要求

电枢绕组是由许多形状相同的线圈，按一定规律连接
1.直流电机基本结构认识
主磁极
电刷
电枢绕组 换向器
➢ 主磁极：由励磁磁势建立 主磁场，磁场方向：N
S ➢ 静止的电刷（ A和B）与
换向器滑动接触，将直流 电引入电枢线圈abcd
图 2—3 直流电动机的工作原理
2.电磁转矩的产生：
➢ 电磁力定律：载流导体在磁场中要受到电磁力的作用
电磁力大小：
fx = Bx l is
（5）放磁极：磁极应均匀分布在圆周上，N极磁力线垂 直向里（进入纸面），S极向外（从纸面穿出）；
（6）放电刷：对准在磁极轴线下，画一个换向片宽（实际 上K很多，电刷宽＝2～3片宽）。并把相同极性下的电刷并 联起来。
实际运行时，电刷是静止不动的，电枢在旋转，但是 被电刷所短路的元件，永远都是处于电机的几何中性线， 其感应电动势是接近零的。为使正、负电刷间引出的电动 势最大，我们已知被电刷所短路的元件电动势为零，在元 件端接线对称的情况下，电刷的实际位置应在磁极中性线 下，所以习惯上称为“电刷放在几何中性线位置”。
空转的一种状态。 直流电机空载时，励磁绕组内有励磁电流，电
动机电枢电流很小可忽略，而发电机电枢电流为零， 这时电机的磁场由励磁电流单独建立。
2．直流电机空载的磁路 空载时，只有主磁极的励磁绕组流过的励磁电
流产生的磁场。
磁通选择导磁回路的原则：
最小磁阻 最短磁路 直流电机的磁路
主磁通 走主磁路 80%，产生感应电动势 漏磁通 走漏磁路(不进入电枢)20%
式: is一导体中流过的电流(A)。 方向：由左手定则决定
3. 分析
1）分析电枢旋转角度及对应电磁转矩的变化： β﹤90°；导体中电流方向，即a到b； c到 d；电 枢逆时针旋转。 β=90°；电刷不与换向片接触，而与换向片间的绝 缘片相接触，i=0；T=0； β〉90°；导体中电流改变方向，即b到a； d到 c； 电枢始终保持同一方向转
位于对称位置的电刷将闭合的6个线圈分成两条对称的并联支路
下面通过例子说明单叠绕组如何连接，有何特点。
例:已知某直流电机的极对数p=2 ，虚槽数Qμ，元件数S， 及换向片数为K，S=K=Qμ=16,试画出单叠绕组展开图。
解:1．计算绕组数据:
D
2p
因为是单叠，所以 Y=Yk=1 2．画绕组展开图: 假想把电枢从某一槽的中间沿轴向切开展示成 平面，所得绕组连接图称为绕组展开图。
(3)换向极 换向极又称为附加极，它装在两个主磁极之间用
来改善直流电机的换向，由换向极铁芯和换向极 线圈构成。
（4）电刷装置 电刷装置的作用是
通过电刷与换向器表面 的滑动接触，把转动的 电枢绕组与外电路相连。
组成：由电刷、刷握、 刷杆、刷杆座等部分组 成。
2.转子

转子又称电枢，主要由转轴、电枢铁芯、电枢绕组和
（1）先画16根等长、等距的实线，代表各槽上层元 件边，再画16根等长等距的虚线，代表各槽下层元 件边。
（2）根据Y1，画出第一个元件的上下层边（1～5槽）， 令上层边所在的槽号为元件号。
（3）接上换向片，1、2片之间对准元件中心线，之后等 分换向器，定出换向片号；
（4）画出第二个元件，上层边在第2槽，与第一个元件 的下层边联接；下层边在第6槽与3号换向联接。按此规 律，一直把16个元件全部联起来。
c）1—槽楔；2—线圈绝缘；3—导线；4—层间绝缘；5 —槽绝缘；6 —槽底 绝缘
• 实槽：电机电枢上实际开出的槽叫实槽。实槽数 用Q表示。
• 虚槽：即单元槽(每层元件边的数量等于虚槽数)， 虚槽数
Qu uQ
如一个实槽中嵌放3个元件边。 一个实槽中有3个虚槽 u 3 如实槽数 : Q 20
单叠绕组并联支路图
单叠绕组
单叠绕组的特点： 1）同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极 数与并联支路数相同。 2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动 势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势。 3）电刷个数等于极数。