电机学_直流电机部分1

而对于变压器电势通常用 E＝4.44ｆNΦ ｍ （1-9）
式中E为正弦交流有效值电势（V），N为线圈匝数，ｆ为正弦 交流磁通频率（Hｚ），Φ ｍ为主磁通最大值（Wｂ）。
三、载流导体在磁场中，将产生电磁力，导体受力的大小为
F＝Bli （N） （1-10） B为导体所在磁场的磁通密度（T），L为导体长度（ｍ），ｉ 为导体中的电流（A）。导体受力的方向由左手定则确定。对 于旋转电机，不论是电动机还是发电机都有电磁力，在电机 的转动部分电磁力表现为电磁转矩
– 发电机2万kW，电动机5.1万kW – 交流发电机单机容量不超过200kW – 电动机单机容量不超过230kW
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51年生产出第一台800kW水电机组 1957年年产量达到145万kW。 1958~1966年，设计了J2和JO2系列电机。 1960年设计和制造出10万kW氢冷气轮发电机。 1964年设计和制造出22.5万kW水轮发电机。 1969~1984年，先后制成12.5万kW和30万kW双水内 冷汽轮发电机。 • 1986年制成300MW双水内冷汽轮发电机 • 1997年电力总装机容量25.4万MW，居世界第2位
• 电动机
– 七十年代末开发出Y系列异步电动机（平均效率 84%，平均功率因数.84)； – 1996年试制Y2系列异步电动机，功率 范围为0.12 315 kW，平均效率为84.195%，平均功率因数为 0.846，平均省材为13.65%； – 1998年试制适用于变频调速电动机
各类电动机生产情况（97、98年）
30 25 20 15 10 5 0 1997Ä ê 1998Ä ê ì ½ ç ¯ ú Ò ² µ ¶ » À Å ç ¯ ú Ó ´ µ ¶ » ±÷ç ¯ ú Ö Á µ ¶ »

电动机：前极尖磁密增强， 后极尖磁密减弱。
磁通密度分布不均匀的影响
导体产生的最高电动势比一般值高得多，若 超过换向片间的安全电压，将产生电位差火花。
交轴处的磁场不为零，将妨碍线圈中电流的 换向。
漏磁通Φσ：只与励磁绕组交链，不与电枢绕组 交链。 定义漏磁系数
K 1
取值范围：1.15 ~ 1.25。
主磁路：气隙、电枢齿、电枢磁轭、主磁极、定子磁轭
二 、负载时的电枢磁场
电枢电流的特点： 各导体的电流大小相等
相邻两个电刷间的导体电流方向相同
同一电刷两边的导体电流方向相反 注意！电刷是静止的！
绝缘，两端再用两个V形环夹紧而构成。
换向片
垫圈 绝缘层
套筒
直流电机的换向片
交流电机的集电环
三、励磁方式 励磁绕组的供电方式称为励磁方式。
他励 直流电机 按励磁方式 分类 自励
(发电机）
并励
串励
积复励 复励
永磁
差复励
*以发电机为例 他励
励磁绕组由其他电源供电，励 磁绕组与电枢绕组不相连。

I Ia
2、双波绕组：y
并联支路数为4
3、复叠、复波、混合绕组等
§16.3 直流电机的磁场和电枢反应
一 、空载时直流电机的磁场 1、产生：
I a 0, I f Ff F B
2、波形：平顶帽状 边缘磁通 3、性质： 直流励磁→恒定磁场 τ
主磁极磁通
(KσΦ)
主磁通Φ
磁极漏磁通Φσ
主磁通Φ：同时交链励磁绕组和电枢绕组，是 产生感应电动势和电磁转矩的有效磁通。
第 二 篇 直 流 电 机
福州大学 电气工程与自动化学院 电机学教研组

第一篇思考题1-3直流电机电枢绕组只要一个线圈即可运行,为什么要用许多线圈串联组成?线圈越多越好吗?答:单个线圈的电动势、电磁转矩纹波太大,多个线圈串联可以对电动势、电磁转矩起平滑作用。

但也不是越多越好。

因为多到一定程度后,纹波已经很小,无必要再增加,另外空间也限制进一步紧夹。

1-6直流发电机中产生电磁转矩吗?直流电动机中产生感应电动势吗?答:都会。

1-9在换向器上,电枢正常应当放在什么位置上?为什么?物理中性线和几何中性线是一回事吗?答:正常放在几何中性线上。

因为空载时,换向器在几何中性线上的导体处的磁场为零,利于换向。

物理中性线和几何中性线不是一回事。

几何中性线是固定的,而物理中性线是指磁场为零的位置,是跟电枢反应有关的。

1-13直流电机的电磁功率是电功率还是机械功率?还称什么功率?答:电磁功率是发电机中转换成电功率的机械功率(但不是全部机械功率,是电动机中转换成机械功率的电功率(但不是全部的电功率,因此又称转换功率。

1-16一台复励直流发电机,在恒速条件下,分别将它作他励、并励、积复励时,比较电压调整率的大小。

为什么励磁方式不同时,电压调整率也不同?答:电压调整率是指在固定转速、固定励磁电阻下,端电压从空载到额定负载的变化百分比。

积复励的电压调整率<他励的<并励的。

不同励磁方式下,电枢电流(电枢反应、电枢电阻压降等对励磁磁场的影响不同,所以电压调整率也不同。

1-17正在运行的并励直流电动机为什么不能断开励磁回路?断开励磁回路后,磁通、电动势、电枢电流和转速将如何变化?起动时,励磁回路断了线,会有什么后果?答:运行中,励磁断开的话,靠一点点剩磁工作,若为轻载,则将飞车;若为重载,则电枢电流、电阻压降大增,将可能烧坏电机(若负载转矩低于此时电机能输出的最大转矩,则将继续运转,并可能烧坏;若负载转矩高于此时电机能输出的最大转矩,则直接停机,电枢处于短路状态,最后可能烧坏。

断开励磁后,磁通减为剩磁,电枢电流大增,电动势有较大幅减小(因电枢电阻压降大增;转速则要看负载情况:轻载转速上升飞车,重载则可能继续运行或停车、并可能烧毁。

?一、直流电机A.主要概念1. 换向器、电刷、电枢接触压降2?U b2. 极数和极对数3. 主磁极、励磁绕组4. 电枢、电枢铁心、电枢绕组5. 额定值6. 元件7. 单叠、单波绕组8. 第1节距、第2节距、合成节距、换向器节距9.10.11.12.13.14. 15. 16.17.18.19.20. 稳定性21. DM 的启动方法：直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动22. DM 的调速方法：电枢回路串电阻、调励磁、调端电压23. DM 的制动方法：能耗制动、反接制动、回馈制动 B.主要公式：发电机：P N ＝U N I N (输出电功率)电动机：P N ＝U N I N ηN (输出机械功率)反电势：电磁转矩： 直流电动机（DM ）电势平衡方程：a a E a a U E I R C Φn I R =+=+DM 的输入电功率P 1： DM 的转矩方程：20d d em T T T Jt Ω--= DM 的效率：21112100%100%(1)100%P P p p P P P p η-∑∑=⨯=⨯=-⨯+∑ 他励DM 的转速调整率：0N N 100%n n n n -∆=⨯ DM 的机械特性：em 2j a j a a )(T R R U R R I U n +-=+-= . 并联A.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.14.15.16.17.18.19.20. 同名端、首端、尾端、中性点21. 联结组、联结组号、时钟表示法22. Y,y 联结组，D,d 联结组各有6个偶数联结组号；Y,d 联结组，D,y 联结组各有6个奇数联结组合23. 主磁通、励磁电流的波形问题24. 在三相变压器中，三次谐波电流通路的重要性，在不同磁路中的影响25. 变压器并联运行的三个理想条件26. 变压器并联运行的负载分配27. 电流互感器、电压互感器的用途，使用中的注意事项28. 对称分量法，正序、负序、零序， 29. 变压器的正序、负序、零序电路，各序激磁阻抗的特点30. 单相对中点短路时，各序电流与短路电流的关系B. 主要公式反电势：E 1=4.44fN 1Φm 、E 2=4.44fN 2Φm磁势平衡方程：112210N I N I N I +=折算前的变压器方程组（数学模型）：折算后的变压器方程组：电压变化率简化计算公式：ΔU =β(R k *cos φ2-X k *sin φ2)×100% 效率：A. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 向滞后 18. 19.B. 主要公式1. 反电势频率、转子转速、极对数的关系：f=n/60/p2. 槽距机械角度：?m =360°/Z3. 槽距角：?e =p*360°/Z4. 每极每相槽数：q=z/2pm5. 导体电动势：E c1=2.22 f ??? 短距系数：k y1=sin(?/2*y 1/?)7. 线圈电动势：E y1=2N c *E c1*k y1=4.44N c f ??k y18. 分布系数：9. 线圈组电动势：E q1=q*E y1*k q1=4.44q*N c *f*?*k y1*k q110. 绕组系数：k N1=k y1*k q111. 相绕组电动势：11144.4ΦfNk E N =φ (N 为每相串联匝数)12. 每相串联匝数： 13. 相绕组脉振磁动势幅值的最大值：p I Nk p I Nk F N N 111m 9.0π22==φ （其中I 是电流的有效值）14. 相绕组磁动势基波的表达式：（其中?=0处为相绕组轴线）15. 相绕组磁动势中的ν次谐波磁动势最大值、瞬时表达式：16. 三相合成磁动势基波的幅值F ： 17. A.1.2.3.4.5.6.7. 8. 等效于一台短路的三相变压器（不过其主磁通是旋转的）F F F +=）。