第四章 直流电机的电枢反应优秀课件

102.第四章第十二节：直流电机（二）（2）电枢反应与下列因素有关。

1电枢反应是电机带负载时，电枢中有电流流通，产生电枢磁动势，使空气隙磁场分布发生改变。

与电枢电流的大小有关，电枢磁动势幅值与电枢电流成正比。

电枢磁动势的空间位置取决于电刷位置，电刷位于交轴，电枢磁动势的轴线在交轴，称为交轴电枢反应；电刷偏移交轴，电枢磁动势的轴线随着移动。

4与主磁极轴线一致的称为直轴电枢反应；与主磁极轴线差电角度称为交轴电枢反应。

5若电刷顺着发电机的旋转方向或逆着电动机的旋转方向移过一个角度，直轴电枢反应使主磁通减弱，呈现去磁作用；若电刷移动方向相反，呈现增磁作用。

电枢反应的影响。

气隙磁场发生畸变，物理中性线偏移2）主磁场消弱，每磁通减小，。

3电枢反应的去磁作用使电动机转子转速升高，引起发电机感应电动势和端部电压下降。

4.12.5Ra是包括电刷接触电阻在内的电枢回路总电阻。

直流电动机电压平衡方程式为，。

1）并励直流电动机：2）串励直流电动机：（2）直流发电机电压平衡方程式为：1并励直流发电机：电枢电流Ia等于负载电流I、励磁电流If之和。

2串励直流发电机：。

当Ea>Ua，；当Ua>Ea，为直流电动机。

的计算。

直流发电机：2直流电动机：4.12.（1）直流电动机式电磁转矩为驱动型的转矩，提供机械负载的动力和转子所需的惯性，将电能转换为机械能。

转矩平衡方程式。

稳态运行时的转矩平衡方程式为。

（2）直流发电机是直流发电机以转速n稳态运行时，：T1，方向与n相同；一个式电磁转矩Tem，方向与n相反，为制动性质的转矩；还有一个由电机的机械损耗及铁耗引起的空载转矩T0，也是制动性质的转矩。

原动机克服制动性的电磁转矩是机械能变为电能。

转矩平衡方程式为稳态运行时的转矩平衡方程式为式中T0——空载转矩；电动机输出转矩；TL——；T1——发电机的输入转矩；Tem——直流电机电磁转矩。

4.12.（1）直流发电机的功率平衡方程式为P1——原动机输给发电机的机械功率，即输入功率，Pem——发电机的电磁功率，其中发电机的电磁功率，电枢回路铜耗，。

7 15
14 6
• 单波绕组把所有处于相同极性
8
1
B2
1 9
2
负载
8 B1
9
I A1
5
A2
12
13 5
12
4
下的元件都串联起来构成两条
并联支路。单波绕组的并联支
路对数与a 极= 1对数无关，总等于
1，即
。
10
11
3
• 单波绕组从理论上讲，只需设
两组电刷。但一般仍采用2P
组电刷。它可以减少电刷
的接触面积，随之可有效
Qu=uQ
虚槽数Q u 与元件数S、换向片数 K之间的关系为：
Qu=S=K
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3.直流电机电枢绕组的节距
节距：表征电枢绕组元件连接规律的数据。 极距：相邻两个主磁极沿电枢表面之间的距离，用所跨 弧长或虚槽数表示。
设电机的极对数为p，电枢外径为Da，则
= Da
或
2p
= Qu 2p
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123
4) 换向器节距 yk ： 每个元件所联 的两片换向片在换向器表面的跨
距，用换向片数表示。
yk
y1
y2
y
y =yk
N
S
N
S
15 1
8
15
yk
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3、电枢绕组和换向片
通过换向片，6个元件依次串联构成一个闭合回路
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4、电枢绕组、换向片与电刷连接
两个电刷位于换向器内圆对称位置（实际放置在外圆上） 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
1）第一节距y1：每个元件的两个元 件边在电枢表面的跨距，用虚槽数 计算。

绕组端部
图1-4 直流电机横剖面示意图
一、结构
1、定子
（1）主磁极 作用：产生直流磁场。 分类：永磁式、电磁式 电磁式的构成： ①铁心，由1～1.5mm厚的钢板冲压而成。 ②励磁绕组，通入的是直流电。
（2）换向极 作用：改善换向。1kW以上直流电机，几乎都安装换向极。 组成：换向极铁心和换向极绕组。换向极绕组与电枢绕组 串联。
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2
15 7 14 6 13
15
1
8
5
5
8
1 9
12
12 2 10 3 11 4
4
9
瞬时电路图
单波绕组的特点：
•同名磁极下各元件串联起来组成一条支路， 支 路对数a＝1，与磁极对数p无关。 •电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线， 支路电动势最大。 •电刷数量等于主磁极数（采用全额电刷）; •电枢电流 Ia＝2ia 。
二、直流电机的额定数据
1、额定容量PN：输出功率，单位kW。 直流发电机：PN＝UN· IN
直流电动机：PN＝UN· IN ·
2、额定电压UN：额定状态下出线端电压，单位V 3、额定电流IN：额定状态下出线端电流，单位A 4、额定转速nN： 额定状态下的电机转速，单位r/min 5、额定励磁电流
6、励磁方式
第一章 直流电机
1-1 直流电机的结构与工作原理
一、结构 1、定子 （1）主磁极： 作用：产生直流磁场。 分类：永磁、电磁 电磁铁构成： ①铁心，由1～1.5mm厚的钢板叠压而成。 ②励磁绕组，励磁绕组中通入的是直流电。 （2）换向极 作用：改善换向。1kW以上直流电机，几乎都安装换向极。 组成：换向极铁心和换向极绕组。换向极绕组与电枢绕组 串联。

1） 同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与支路 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）电枢电流等于各支路电流之和。
一、节距计算
y1
Z 2p
y= =1yk
y2 y1 y
二、绕组展开图
Z为电枢槽数 P为电机的极对数
三、元件连接顺序及并联支路图
空载时气隙磁磁通密度的分布图形
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如果不计铁磁材料中的磁压降，则在气隙中各处所消耗的磁通势均
为励磁磁通势。
在极靴下，气隙小，气隙中沿电枢表面上各点磁密较大；在极靴范
围外，气隙增加很多，磁密显著减小，至两极间的几何中性线处磁密为
零。
为一平顶波
直流电机空载磁场的磁密分布
直流电机的空载磁化特性
0
考虑到电机的运行性能 和经济性，直流电机额定运 行的磁通额定值的大小取在 磁化曲线开始弯曲的地方图 中的a点（称为膝部）。
磁电流作用下建立的，这一点与他励发电机不同。并励发电机建立 电压的过程称为自励过程，满足建压的条件称为自励条件。
1、自励条件
曲线1为空载特性曲线，曲线2为励磁回路总电阻R f 特性曲线， 也称场阻线 U f I f R f 。
增大R f ，场阻线变为曲线3时，R f 称为临界 电阻Rcr 。如图所示。
N pN Ea 2a e 60a n Cen
Ce为电动势常数。上式表明直流电机的感应电动势与电机结构、 气隙磁通和电机转速有关。当电机制造好以后，与电机结构有关的常数
Ce不在变化，因此电枢电动势仅与气隙磁通和转速有关，改变转速 和磁通均可改变电枢电动势的大小。
三，直流电机的电磁转矩 定义：根据电磁力定律，当电枢绕组中有电枢电流