電機(jī)學(xué) 第三章 直流電機(jī) 3

1、第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 四、單波繞組四、單波繞組 連接規(guī)律：連接規(guī)律：將相隔約為兩個(gè)極距的同極性磁場下對應(yīng)位置的所有將相隔約為兩個(gè)極距的同極性磁場下對應(yīng)位置的所有 元件依次串聯(lián)起來，繞行一周后恰好回到出發(fā)換向片相鄰換向片，元件依次串聯(lián)起來，繞行一周后恰好回到出發(fā)換向片相鄰換向片， 直到連完全部元件，最后回到出發(fā)換向片，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。直到連完全部元件，最后回到出發(fā)換向片，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。 單：單： 首末端相聯(lián)的兩換向片相隔很遠(yuǎn)，最后也相差一個(gè)首末端相聯(lián)的兩換向片相隔很遠(yuǎn)，最后也相差一個(gè) 換向片的寬度換向片的寬度 波：波： 兩個(gè)相鄰的元件串聯(lián)后形似波浪兩個(gè)相鄰的元件串聯(lián)后形似波浪 1

2、1 y1y2 y 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 說明：說明： 為了使串聯(lián)的元件的電勢同向相加，為了使串聯(lián)的元件的電勢同向相加， 合成節(jié)距應(yīng)當(dāng)滿足：合成節(jié)距應(yīng)當(dāng)滿足： 1 c k y p 2,2yy 1 c p yk NSNS 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 例例 已知一臺直流電機(jī)，已知一臺直流電機(jī)， 2p4， QuSK15，u=1，畫出，畫出 單波繞組展開圖。單波繞組展開圖。 解解 基本過程同前例基本過程同前例 1 153 3 244 u Q y p 115 1 7 2 c K yy p 21 734yyy -繞組是短距的！繞組是短距的！ 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 143 345678911

3、101213 141521 4567891011 121512 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 143 345678911101213 141521 4567891011 121512N SSN 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 3 345678911101213 141521 4567891011 1213 14 1512N SSN 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 繞組連接順序圖繞組連接順序圖 1815 714 613 5 12411310 291 下層元件邊下層元件邊 上層元件邊上層元件邊 y1 y y y2 1234568910111213 6 78 9101112131415 1 2345 1

4、閉合閉合 15714 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 注意：該瞬間，注意：該瞬間，5個(gè)元件被短接！個(gè)元件被短接！ 單波繞組的電路圖單波繞組的電路圖 特點(diǎn)：同一極性的主磁極下所有的元件組成一條支路特點(diǎn)：同一極性的主磁極下所有的元件組成一條支路 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 單波繞組單波繞組 把全部相同極性下的元件相連，形成一條支路把全部相同極性下的元件相連，形成一條支路 整個(gè)繞組只有一對支路，整個(gè)繞組只有一對支路， 2a 2 并聯(lián)支路數(shù)少，并聯(lián)支路數(shù)少， 每條支路中串聯(lián)元件數(shù)多，每條支路中串聯(lián)元件數(shù)多， 適用于適用于 較高電壓較小電流的電機(jī)較高電壓較小電流的電機(jī) 單疊繞組單疊繞組 先串聯(lián)所有在同一

5、極下的元件，先串聯(lián)所有在同一極下的元件， 形成一條支路形成一條支路 每增加一對主極就增加一對支路，每增加一對主極就增加一對支路，2a 2p 并聯(lián)支路數(shù)多，并聯(lián)支路數(shù)多， 每條支路中串聯(lián)元件數(shù)少，適用于每條支路中串聯(lián)元件數(shù)少，適用于 較低電壓較大電流的電機(jī)或高速電機(jī)較低電壓較大電流的電機(jī)或高速電機(jī) 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 思考題思考題 1、一臺四極直流發(fā)電機(jī)，電樞為單疊繞組，原為四組電刷，一臺四極直流發(fā)電機(jī)，電樞為單疊繞組，原為四組電刷， 現(xiàn)取去相鄰兩組電刷，問電機(jī)的端電壓及允許通過的電樞電現(xiàn)取去相鄰兩組電刷，問電機(jī)的端電壓及允許通過的電樞電 流會發(fā)生什么變化？流會發(fā)生什么變化？ 2、如果

6、通過測量電阻來斷定直流電機(jī)繞組是否斷線問題，、如果通過測量電阻來斷定直流電機(jī)繞組是否斷線問題， 如何測量？如何測量？ 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場 一、空載時(shí)直流電機(jī)的磁場一、空載時(shí)直流電機(jī)的磁場 1.電機(jī)空載的特性電機(jī)空載的特性 - 電樞電流忽略不計(jì)電樞電流忽略不計(jì) - 發(fā)電機(jī)：等于發(fā)電機(jī)：等于0 - 電動機(jī)：很小電動機(jī)：很小 氣隙中只有主極磁場氣隙中只有主極磁場 空載時(shí)磁場分布空載時(shí)磁場分布 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 空載時(shí)磁場分布空載時(shí)磁場分布 2.磁通分成主磁通和漏磁通磁通分成主磁通和漏磁通 主磁通通過氣隙主磁通通過氣隙

7、 - 交鏈定、轉(zhuǎn)子交鏈定、轉(zhuǎn)子 - 在電樞繞組中感應(yīng)電動勢在電樞繞組中感應(yīng)電動勢 - 或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 漏磁通不通過氣隙漏磁通不通過氣隙 - 只交只交鏈鏈定子定子 - 浪費(fèi)磁勢浪費(fèi)磁勢 - 大約是主磁通的大約是主磁通的20% 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 漏磁通的表示方法漏磁通的表示方法 引入漏磁系數(shù)引入漏磁系數(shù) k 0 00 1 ff k k數(shù)值：數(shù)值：1.2左右左右 總磁通大?。嚎偞磐ù笮。?0 k - 主磁通主磁通 - 漏磁通漏磁通 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 一臺四極直流電機(jī)空載時(shí)的磁場示意圖一臺四極直流電機(jī)空載時(shí)的磁場示意圖 特點(diǎn)：每特點(diǎn)：每1/4都是對稱的都是對稱的

8、第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 空載時(shí)直流電機(jī)的氣隙磁場空載時(shí)直流電機(jī)的氣隙磁場 3.氣隙磁場分布規(guī)律氣隙磁場分布規(guī)律 沿圓周展開沿圓周展開 極靴寬度極靴寬度 bp 極距極距 - 減小漏磁，保證換向性能減小漏磁，保證換向性能 定義：極弧系數(shù)定義：極弧系數(shù) i 數(shù)值：數(shù)值： 1，一般在，一般在 0.6 0.8 p i b 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 空載時(shí)直流電機(jī)的氣隙磁場空載時(shí)直流電機(jī)的氣隙磁場 空載時(shí)，磁動勢主要消耗在氣空載時(shí)，磁動勢主要消耗在氣 隙上隙上 氣隙磁密的分布就取決于氣隙氣隙磁密的分布就取決于氣隙 的大小和形狀的大小和形狀 主極下氣隙處處均勻主極下氣隙處處均勻 波形：平頂波波形：

9、平頂波 F BH 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 4.空載特性空載特性 fN I f I A 0 N 0 飽和部分 膝點(diǎn) 不飽和部分 空載氣隙磁通與空載勵(lì)磁空載氣隙磁通與空載勵(lì)磁 電流的關(guān)系電流的關(guān)系 - 磁化曲線磁化曲線 為了合理地利用材料，一為了合理地利用材料，一 般般額定運(yùn)行點(diǎn)額定運(yùn)行點(diǎn)設(shè)定在拐點(diǎn)設(shè)定在拐點(diǎn) （圖中（圖中A點(diǎn)）點(diǎn)） 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 負(fù)載特點(diǎn)負(fù)載特點(diǎn) 負(fù)載后，電樞繞組中有電流，電樞磁動勢負(fù)載后，電樞繞組中有電流，電樞磁動勢 主極磁動勢主極磁動勢 電樞磁動勢電樞磁動勢 氣隙磁場氣隙磁場合成磁動勢合成磁動勢 二、負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場二、負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場 第第3章

10、章 直流電機(jī)直流電機(jī) 定義兩個(gè)軸：定義兩個(gè)軸：直軸，交軸直軸，交軸 直軸：與主極軸線重合的軸直軸：與主極軸線重合的軸 - d 軸軸 交軸：與主極軸線正交的軸交軸：與主極軸線正交的軸 - q 軸軸 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 1.電刷在幾何中心線上時(shí)電刷在幾何中心線上時(shí) 結(jié)論：結(jié)論： 只有電樞電流時(shí)，只有電樞電流時(shí)，電樞電樞 磁動勢為交軸磁動勢磁動勢為交軸磁動勢 注意：注意： - - 電刷是電流的分界線電刷是電流的分界線 A O B 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 交軸電樞磁動勢交軸電樞磁動勢 X- X ABO 2 2 D Ni A a 電負(fù)荷：電負(fù)荷： xAxAxfxf aa 2 2 1 )(

11、)( 2 AFa Axxfa)( 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) ax B ax F l 電樞磁動勢電樞磁動勢 Fa 在氣隙圓周方向空間分布是在氣隙圓周方向空間分布是三角形波三角形波 l 電樞磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁密電樞磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁密 Ba 是對稱的是對稱的馬鞍形波馬鞍形波 交軸磁動勢和磁密的波形交軸磁動勢和磁密的波形 xx ax axax Axf HB 000 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 主極磁場主極磁場 逐點(diǎn)疊加后的逐點(diǎn)疊加后的 氣隙合成磁場氣隙合成磁場 電樞磁場電樞磁場 沿圓周方向展開后的磁場分布沿圓周方向展開后的磁場分布 氣隙合成磁場分布?xì)庀逗铣纱艌龇植?第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī)

12、 主磁場分布主磁場分布 電樞磁場分布電樞磁場分布 負(fù)載后電機(jī)的磁場負(fù)載后電機(jī)的磁場 + 結(jié)果：結(jié)果： - - 波形不再對稱波形不再對稱 - - 磁力線發(fā)生扭曲磁力線發(fā)生扭曲 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 2.電刷不在幾何中心線上時(shí)電刷不在幾何中心線上時(shí) + Fa+=FadFaq 方法：方法： - 垂直分解垂直分解，電樞磁勢，電樞磁勢 Fa 直軸分量直軸分量 Fad 交軸分量交軸分量 Faq 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 說明：說明： 電樞反應(yīng)：負(fù)載上時(shí)電樞磁動勢對主極磁場的影響電樞反應(yīng)：負(fù)載上時(shí)電樞磁動勢對主極磁場的影響 l電樞反應(yīng)包括直軸電樞反應(yīng)和交軸電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)包括直軸電樞反應(yīng)和交軸電樞反應(yīng) l電樞反應(yīng)和電刷的位置有關(guān)電樞反應(yīng)和電刷的位置有關(guān) - 電刷的位置決定了電流的位置電刷的位置決定了電流的位置 三、電樞反應(yīng)三、電樞反應(yīng) 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) 1.直軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)直軸電樞反應(yīng)的性質(zhì) 方向：和主極磁場重合方向：和主極磁場重合 波形：波形：平頂波平頂波 性質(zhì)：性質(zhì)： - 要么增磁，要么去磁要么增磁，要么去磁 AbFad 第第3章章 直流電機(jī)直流電機(jī) NN SS nn 發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)： 順向移刷去磁，逆向移刷增磁順向移刷去磁，逆向移刷增磁 第第3章章 直流電機(jī)直流電