直流电机的电枢绕组磁势和磁场
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直流电机电枢磁动势和励磁磁动势的共同点和不同点
共同点:
1.电刷在几何中性线时均产生交轴电枢反应;其结果
(1)均使磁场发生畸变,物理中性线偏移(但偏移方向不同,见不同点);(2)去磁(磁场饱和的话),使气隙磁场削弱。
2.电刷不在几何中性线时,除均产生交轴电枢反应(其结果与上同)外,还产生直轴电枢反应,其结果是去磁还是助磁,这与发电机还是电动机以及电刷偏移方向有关。
二者的不同主要体现在如何产生、与哪些量有关、空间分布和作用等方面。
励磁磁动势由主极中的励磁绕组通以励磁电流产生,其大小与励磁电流大小和励磁绕组匝数有关,它沿电枢圆周的空间分布波形是以主极中心线为轴线的矩形波。
励磁磁动势的作用是建立气隙磁场,即产生空载时的主磁通。
电枢磁动势由均匀分布在电枢圆周上的电枢绕组产生,它沿电枢圆周的空间分布波形可看成三角波,其幅值与电枢电流大小和电枢导体总数成正比,其轴线位置(三角波正最大值位置)由电刷位置决定。
若电刷位于几何中性线,则电枢磁动势轴线位于交轴。
交轴电枢磁动势与励磁磁动势相互作用,产生电磁转矩,从而实现机电能量转换。
永磁直流电动机原理
永磁直流电动机是一种基于永磁效应工作的直流驱动设备,其工作原理如下:
1. 基本结构:永磁直流电动机由定子和转子组成。
定子是固定的部分,包含了电枢绕组和磁极。
转子是旋转的部分,由永磁磁铁组成。
2. 磁场产生:当电流通过电枢绕组时,根据安培定律,会在电枢绕组产生磁场。
同时,永磁磁铁提供了一个恒定的磁场。
3. 动力产生:定子的磁场和转子的磁场相互作用,产生了一个旋转的力矩,使得转子开始旋转。
这是因为根据洛伦兹力定律,电流在磁场中受到力的作用。
4. 反转子:转子中的磁场与定子中的磁场相互作用,产生了电动势。
根据法拉第定律,这个电动势会驱动电流在电枢绕组中流动。
5. 换向器:为了让电流在电枢绕组中的方向与转子的磁场方向始终保持一致,永磁直流电动机通常配备了换向器。
换向器会根据电流的方向变化,自动改变电枢绕组中的电流方向。
6. 控制系统:永磁直流电动机可以通过控制系统来调整转子的速度和方向。
控制系统会根据输入信号,改变电枢绕组中的电流强度和方向,从而影响转子的旋转速度和方向。
直流电动机的绕组的工作原理直流电动机是一种将直流电能转化为机械能的机电转换装置。
其工作原理是利用了直流电流在磁场中产生力矩的特性,从而使电机转动。
直流电动机主要由定子和转子两部分组成。
定子是固定不动的部分,由绕组、磁极、磁极鞋等元件构成;转子是旋转部分,由电枢绕组、集电环及轴承等构件组成。
电机的绕组是电机的主要部分之一,它是由导线绕成一圈圈的线圈,通过绝缘材料隔开。
绕组的形状和导线的截面积是根据电机的特定要求设计的。
当电机的电源接通时,电流通过绕组,并产生一个磁场。
磁场的方向和大小由电流的方向和大小决定。
磁场的极性由绕组的方向决定。
在直流电动机中,定子的绕组通常称为励磁绕组,用于产生磁场。
而转子的绕组称为电枢绕组,它的作用是产生力矩。
电枢绕组承受电流后,在磁场的作用下,产生一个力矩。
这个力矩使得转子开始旋转。
当转子旋转时,电枢绕组中的导线与磁场交叉,导致在导线中产生电动势。
电动势的方向取决于导线在磁场中的运动方向。
导线运动时,会产生一种称为“感应电动势”的现象。
这个感应电动势的方向与电动机电源的电压相反。
根据电动力学的规律,产生电动势的导线会受到一个与电动势大小相等但方向相反的力。
所以电枢绕组中的导线会受到一个力,这个力与电动机转子转动方向相反。
在直流电动机中,转子会受到力矩的作用,从而旋转。
当电机达到运转速度后,转子的角动量保持不变。
如果外界施加一个转矩,电机会加速或减速,重新建立平衡。
通过改变电枢绕组中的电流大小和方向,可以改变电动机的转速和转向。
当电流方向相反时,电动机的转向也相反。
总之,直流电动机的绕组通过电流产生磁场,并利用磁场的作用力产生转动力矩。
电动机的绕组是电动机工作的重要部分之一。
通过改变绕组电流和方向,可以改变电动机的运转方式。
直流电动机是一种可靠、灵活的驱动装置,在工业和家庭中得到广泛应用。
直流电机的电枢反应及负载时的磁场1、电枢反应:电机负载时,电枢绕组中有电流流过,产生一磁动势,称为电枢磁动势。
此时,气隙磁场有主极磁势和电枢磁势二者合成磁势建立,电枢磁势的消失必定对空载时的主极磁场有影响,使气隙磁密的分布发生变化,这种电枢磁势对主极所建立气隙磁场的影响称为电枢反应。
由于这两个磁动势的相互作用,直流电机才能进行机电能量的转换。
电枢反应对电机运行特性影响很大:对电动机:影响转速。
对发电机:影响感应电势。
2、电枢磁场的分布:同极性下电流方向相同,异极性下电流方向相反。
电刷是电枢表面电流分布的分界线。
特点:电枢磁场与主极磁场分布是相对静止的。
3、电枢磁动势沿电枢表面分布:a、以一个元件为例:线圈匝数,电流安。
元件边产生磁动势安匝。
每根磁力线仅与一个元件边相交链,磁场对称于电刷轴线,反向对称于磁极轴线。
将电枢从几何中性线处切开。
每个磁回路的磁势均为安匝。
规定磁动势方向与磁力线的方向全都,不计铁磁材料的磁压降,则全部降落在两气隙上,于是,每通过一次气隙消耗磁动势为,可得一个元件所耗于气隙的磁动势的空间分布关系为:一矩形波。
每极下有一个元件边的磁动势波形b、若每极下有四个元件边匀称分布:据上分析,应有四个矩形波,它们相互之间位移一个槽距,将它们迭加起来可得一阶梯数为2的阶梯波。
c、若每极下元件边的数目许多,且匀称分布在电枢表面,则经上述方法迭加后总的电枢磁动势会接近于三角波形。
4、电枢磁场的磁密沿电枢表面分布:(推导B与F的关系)设电枢绕组的总匝数为N,元件数为S,极对数为p,极距为,电枢直径为,每元件匝数为Wy,则N=2SWy,阶梯数为S/2p ,阶梯波幅值为:,为电枢表面单位周长上的安匝数,称为线负荷。
若忽视铁磁材料中的磁压降,则电枢磁场沿电枢表面的分布曲线为:上式表明:与成正比,与成反比。
即:极靴下,气隙变化小,变化小;极尖处,气隙大,大大减弱,曲线呈马鞍形。
5、直流电机负载时磁场的电枢反应6、直流电机负载时磁场特点(呈去磁作用):a、磁场发生了畸变。
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。
直流电机的工作原理直流电机是一种将直流电能转换为机械能的装置。
它采用的是电磁感应的原理,通过电流在磁场中产生力矩,使得电机运转。
下面将详细介绍直流电机的工作原理。
一、电枢和磁极直流电机的关键部件是电枢和磁极。
电枢由绕组和电刷组成,绕组通常采用导电性能较好的铜线绕制,而电刷则由导电材料制成。
磁极由磁场产生器、磁铁等组成,其作用是产生均匀的磁场。
二、电磁感应在直流电机中,电枢通常由一对相互独立的绕组组成,分别称为电枢绕组和励磁绕组。
当外加电源将电流引入电枢绕组时,电枢绕组中产生的磁场与励磁绕组产生的磁场叠加,形成一个整体的磁场。
三、力矩产生当直流电机接通电源后,电枢中的电流开始流动。
根据洛伦兹力的原理,当导体在磁场中运动时,会受到一个力的作用。
在直流电机中,这个力会产生一个力矩,使电枢开始旋转。
电枢的旋转会改变磁通量的大小和方向,从而产生电感应电动势。
根据霍尔定律,电感应电动势的方向与电流变化方向相反。
这个电感应电动势会阻碍电枢继续增大电流,形成一个反作用力。
当力矩与反作用力达到平衡时,电枢将保持旋转。
四、换向器的作用为了使电枢继续旋转,需要不断改变电枢绕组的电流方向。
这就需要通过一个特殊的装置——换向器来实现。
换向器可以使电流方向周期性地变换,从而改变磁场方向,使得电枢继续运转。
五、直流电机的应用直流电机广泛应用于工业、交通、家电等领域。
在工业领域,直流电机被用于驱动各种机械设备,如风机、水泵、制造机械等。
在交通领域,直流电机被应用于电动汽车、电动自行车等。
在家电领域,直流电机被用于冰箱、洗衣机、吸尘器等家电产品。
总结起来,直流电机的工作原理是通过电磁感应的方式,利用洛伦兹力产生力矩,使得电机转动。
电枢和磁极是直流电机的关键部件。
通过换向器的作用,改变电枢绕组的电流方向,实现电机的连续运转。
直流电机在各个领域都有广泛的应用,促进了社会的发展和进步。
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。