第二章直流電機1

1、第第2 2章章 直流電機直流電機 直流電機是將直流電能和機械能相互轉換的電機。直流電機是將直流電能和機械能相互轉換的電機。分為分為直流電動機和直流發(fā)電機。直流電動機和直流發(fā)電機。第第2 2章章 直流電機直流電機直流直流電動機電動機把電能轉化為機械能；把電能轉化為機械能；直流直流發(fā)電機發(fā)電機把機械能轉化為電能。把機械能轉化為電能。直流電機的特點直流電機的特點：n直流發(fā)電機的電勢波形較好，對電磁干擾的影響直流發(fā)電機的電勢波形較好，對電磁干擾的影響小。小。n直流電動機的調速范圍寬廣，調速特性平滑。直流電動機的調速范圍寬廣，調速特性平滑。n直流電動機過載能力較強，啟動和制動轉矩較大。直流電動機過載能力

2、較強，啟動和制動轉矩較大。n調速時的能量損耗較小。調速時的能量損耗較小。n易于控制，可靠性高。易于控制，可靠性高。n換向困難，使直流電機容量受到限制。換向困難，使直流電機容量受到限制。第第2 2章章 直流電機直流電機 直流電機直流電機使用場合：使用場合：第第2 2章章 直流電機直流電機 直流電動機具有過載能力強、起動和調速性能直流電動機具有過載能力強、起動和調速性能好、易于控制等優(yōu)點，因此被廣泛地應用在對起動好、易于控制等優(yōu)點，因此被廣泛地應用在對起動性能及調速性能要求高的場合，如電力機車、性能及調速性能要求高的場合，如電力機車、重型重型機械及軋鋼機等動力裝置中。機械及軋鋼機等動力裝置中。 直

3、流發(fā)電機主要做直流電源用直流發(fā)電機主要做直流電源用。電源電源勵磁機勵磁機測速測速伺服伺服直流電機的直流電機的使用場合：使用場合：（1 1）直流電動機的工作原理）直流電動機的工作原理2.1 2.1 直流電機的基本工作原理和基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構說明說明直流電動機的工作原理直流電動機的工作原理的模型的模型。NSNSUU電刷電刷線圈邊切割磁感線會產(chǎn)生什么線圈邊切割磁感線會產(chǎn)生什么？換向片換向片（1 1）直流電動機的工作原理）直流電動機的工作原理2.1 2.1 直流電機的基本工作原理和基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構 工作原理工作原理：電刷外部的是直流電，通過電刷和電刷外部的

4、是直流電，通過電刷和換向片的作用使換向片的作用使元件中的電流成交變元件中的電流成交變的，從而產(chǎn)生的，從而產(chǎn)生的的電磁轉矩的方向是恒定電磁轉矩的方向是恒定的，也可以說直流電動機的，也可以說直流電動機實質上是帶有換向器裝置的交流電動機。實質上是帶有換向器裝置的交流電動機。（1 1）直流電動機的工作原理）直流電動機的工作原理2.1 2.1 直流電機的基本工作原理和基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構直流直流電流電流交流交流電流電流電磁轉矩電磁轉矩(拖動轉矩拖動轉矩)機械機械負載負載克克 服服反電反電動勢動勢換向換向旋轉旋轉（1 1）直流電動機的工作原）直流電動機的工作原理理直流電動機運行時的幾點

5、結論直流電動機運行時的幾點結論外施電壓、電流是直流，電樞線圈內電流外施電壓、電流是直流，電樞線圈內電流是交流；是交流；線圈中感應電勢與電流方向相反；線圈中感應電勢與電流方向相反；線圈是旋轉的，電樞電流是交變的。電樞線圈是旋轉的，電樞電流是交變的。電樞電流產(chǎn)生的磁場在空間上是恒定不變的；電流產(chǎn)生的磁場在空間上是恒定不變的；產(chǎn)生的電磁轉矩產(chǎn)生的電磁轉矩Tem與轉子轉向相同，是驅與轉子轉向相同，是驅動性質；動性質；2.1 2.1 直流電機的基本工作原理和基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構電電 樞樞換向器換向器NS電樞繞組與換向片焊接電樞繞組與換向片焊接電電樞樞繞繞組組電電動動機機工工作作原原理

6、理（2 2）直流發(fā)電機的工作原理）直流發(fā)電機的工作原理說明說明直流發(fā)電機的工作原理直流發(fā)電機的工作原理的模型的模型NSNSEE2.1 2.1 直流電機的基本工作原理和基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構（2 2）直流發(fā)電機的工作原理）直流發(fā)電機的工作原理 工作原理工作原理：元件中的電動勢及電流的方向是元件中的電動勢及電流的方向是交交變變的，只是經(jīng)過電刷和換向片的整流作用，才使的，只是經(jīng)過電刷和換向片的整流作用，才使外電路得到方向不變的外電路得到方向不變的直流直流電電。直流發(fā)電機實質直流發(fā)電機實質上是帶有上是帶有換向器換向器的交流發(fā)電機的交流發(fā)電機。2.1 2.1 直流電機的基本工作原理和基

7、本結構直流電機的基本工作原理和基本結構a a）元件電動勢）元件電動勢 b b）電刷電動勢）電刷電動勢 2.1 2.1 直流電機的基本工作原理和基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構（2 2）直流發(fā)電機的工作原理）直流發(fā)電機的工作原理（2 2）直流發(fā)電機的工作原理）直流發(fā)電機的工作原理輸出輸出直流電直流電原動機原動機感應電動感應電動勢、電流勢、電流電磁轉矩電磁轉矩（阻轉矩）（阻轉矩）做功做功換向換向 電磁電磁 關系關系直流發(fā)電機運行時的幾點結論直流發(fā)電機運行時的幾點結論: :（2 2）直流發(fā)電機的工作原理）直流發(fā)電機的工作原理電樞線圈內電勢、電流方向是交流電；電樞線圈內電勢、電流方向是交流電；

8、電刷間為直流電勢。線圈中感應電勢與電流電刷間為直流電勢。線圈中感應電勢與電流方向一致；方向一致；從空間看，電樞電流產(chǎn)生的磁場在空間上是從空間看，電樞電流產(chǎn)生的磁場在空間上是恒定不變的磁場；恒定不變的磁場；產(chǎn)生的電磁轉矩產(chǎn)生的電磁轉矩Tem與轉子轉向相反，是制動與轉子轉向相反，是制動性質性質。（3 3）電機的可逆原理）電機的可逆原理 指指同一臺電機能作電動機或作發(fā)電機運同一臺電機能作電動機或作發(fā)電機運行的原理，在電機理論中稱為可逆原理。行的原理，在電機理論中稱為可逆原理。2.1 2.1 直流電機的基本工作原理和基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構2.1.22.1.2直流電機的主要結構直流電機

9、的主要結構 普通直流電機由定子（靜止部分）和轉子普通直流電機由定子（靜止部分）和轉子（轉動部分）兩大部分組成，定子和轉子之間（轉動部分）兩大部分組成，定子和轉子之間有一定大小的間隙（稱氣隙）。有一定大小的間隙（稱氣隙）。2.1.22.1.2直流電機的主要結構直流電機的主要結構2.1.22.1.2直流電機的主要結構直流電機的主要結構2.1.22.1.2直流電機的主要結構直流電機的主要結構2.1.22.1.2直流電機的主要結構直流電機的主要結構1 1）定子部分）定子部分 包括主磁極、換向極、機座和電刷裝置等。包括主磁極、換向極、機座和電刷裝置等。 （1 1）主磁極）主磁極 主磁極包括主磁主磁極包括

10、主磁極鐵心和套在鐵心上的極鐵心和套在鐵心上的勵磁繞組兩部分勵磁繞組兩部分。 主磁極鐵心用主磁極鐵心用1 11.5mm1.5mm厚的低碳鋼板沖厚的低碳鋼板沖片疊壓而成。片疊壓而成。1 1）定子部分）定子部分（2 2）換向極）換向極: :又稱附加極或間極，其作用又稱附加極或間極，其作用 是用以改善換向是用以改善換向。 換向極裝在相鄰兩主換向極裝在相鄰兩主極之間，它也是由鐵心和極之間，它也是由鐵心和繞組構成。繞組構成。 換向極的鐵心一般用整換向極的鐵心一般用整塊鋼或鋼板加工而成，換向塊鋼或鋼板加工而成，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)，由極繞組與電樞繞組串聯(lián)，由于需要通過較大電流而用截于需要通過較大電流而用

11、截面大、匝數(shù)少的矩形截面導面大、匝數(shù)少的矩形截面導線繞制。線繞制。1 1）定子部分）定子部分（3 3）機座）機座 機座有兩個作用：一是作為電機磁路系統(tǒng)中機座有兩個作用：一是作為電機磁路系統(tǒng)中的一部分，這部分稱磁軛；二是用來固定主磁極、的一部分，這部分稱磁軛；二是用來固定主磁極、換向極及端蓋等，起機械支承的作用。換向極及端蓋等，起機械支承的作用。 要求機座有要求機座有好的導磁性能及好的導磁性能及足夠的機械強度足夠的機械強度與剛度。機座通與剛度。機座通常用鑄鋼或厚鋼常用鑄鋼或厚鋼板焊成。板焊成。1 1）定子部分）定子部分（4 4）電刷裝置）電刷裝置 電刷裝置由電刷、刷握、壓緊彈簧和銅絲辮組成。電刷

12、裝置由電刷、刷握、壓緊彈簧和銅絲辮組成。2 2）轉子部分）轉子部分 直流電機的轉子稱為電樞，包括電樞鐵心、直流電機的轉子稱為電樞，包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉軸等。電樞繞組、換向器、轉軸等。2 2）轉子部分）轉子部分（1 1）電樞鐵心）電樞鐵心 電樞鐵心也有兩個用處，一個是電機主磁電樞鐵心也有兩個用處，一個是電機主磁路的一部分；另一個是用來嵌放電樞繞組。路的一部分；另一個是用來嵌放電樞繞組。 為了減少電樞旋轉時電樞鐵心中因磁通為了減少電樞旋轉時電樞鐵心中因磁通變化而引起的磁滯及渦流損耗，電樞鐵心通變化而引起的磁滯及渦流損耗，電樞鐵心通常用常用0.5mm厚的兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓厚的兩

13、面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。而成。2 2）轉子部分）轉子部分（2 2）電樞繞組）電樞繞組 電樞繞組是由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的元件組電樞繞組是由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的元件組成，它是直流電機的主要電路部分，也是通過電成，它是直流電機的主要電路部分，也是通過電流和感應電動勢，從而實現(xiàn)機電能量轉換的關鍵流和感應電動勢，從而實現(xiàn)機電能量轉換的關鍵性部件。詳細分析見性部件。詳細分析見2.32.3節(jié)。節(jié)。2 2）轉子部分）轉子部分（3 3）換向器）換向器 換向器由許多換向片組成，每片之間相互絕緣。換向器由許多換向片組成，每片之間相互絕緣。常見的換向器型式的換向片下部為燕尾形常見的換向器型式的換向片下部為燕尾形

14、。2.2 2.2 直流電機的銘牌與勵磁方式直流電機的銘牌與勵磁方式2.2.12.2.1直流電機的銘牌直流電機的銘牌 電機廠家根據(jù)國家標準及電機的設計數(shù)據(jù)，對電機廠家根據(jù)國家標準及電機的設計數(shù)據(jù)，對每臺電機在運行中的電壓、電流、功率、轉速等規(guī)每臺電機在運行中的電壓、電流、功率、轉速等規(guī)定了保證值，這些保證值稱為電機的額定值。若電定了保證值，這些保證值稱為電機的額定值。若電機運行時，各數(shù)據(jù)符合額定值，這樣的運行情況稱機運行時，各數(shù)據(jù)符合額定值，這樣的運行情況稱為額定工況。為額定工況。直流電機的直流電機的額定值額定值：（1）額定功率額定功率PN（kW）：指電機在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)：指電機在銘牌規(guī)定的

15、額定狀態(tài) 下運行時，電機的輸出功率。下運行時，電機的輸出功率。 對電動機：額定功率是指輸出的機械功率；對電動機：額定功率是指輸出的機械功率； 對發(fā)電機：額定功率是指輸出的電功率。對發(fā)電機：額定功率是指輸出的電功率。2.2.12.2.1直流電機的銘牌直流電機的銘牌直流電機的額定值直流電機的額定值：（2）額定電壓額定電壓UN（V）：指額定狀態(tài)下電樞出線：指額定狀態(tài)下電樞出線 端的電壓。端的電壓。（3 3）額定電流）額定電流IN（A）：指電機運行在：指電機運行在U=UN、P=PN電機的電流。電機的電流。（4 4）額定轉速）額定轉速nN（r/min）：指額定狀態(tài)下運行指額定狀態(tài)下運行時轉子的轉速。時轉

16、子的轉速。（5 5）額定勵磁電壓）額定勵磁電壓UfN（V）（僅對他勵電機）。（僅對他勵電機）。（6 6）額定）額定勵磁電流勵磁電流IfN（A）。）。2.2 2.2 直流電機的銘牌與勵磁方式直流電機的銘牌與勵磁方式2.2.12.2.1直流電機的銘牌直流電機的銘牌對發(fā)電機額定功率為：對發(fā)電機額定功率為： NNNIUP 對發(fā)電機額定功率為：對發(fā)電機額定功率為： NNNNIUP2.2 2.2 直流電機的銘牌與勵磁方式直流電機的銘牌與勵磁方式例例2-12-1：已知某直流電動機銘牌數(shù)據(jù)如下：已知某直流電動機銘牌數(shù)據(jù)如下：PN =75kW，UN =220V，nN =1500r/min，N =88.5%，試求

17、試求：該電機的輸入功率及額定電流各是多少？該電機的輸入功率及額定電流各是多少？ 解：對于直流電動機：解：對于直流電動機： 故額定運行時輸入的電功率：故額定運行時輸入的電功率： 故該電機的額定電流故該電機的額定電流: : NNNNNNPIUP1kWPPNNN75.84%5 .88751AUPINNNN385%5 .88220107532.2.22.2.2直流電機勵磁方式直流電機勵磁方式勵磁方式：指給直流電機勵磁繞組的供電方式。 分為他勵和自勵式兩大類。自勵式又分為并勵、串勵、復勵三種電機。圖中：I為電源電流，If為勵磁電流，Ia為電樞電流。 （a）他勵 （b）并勵 （c）串勵 （d）復勵2.2.

18、22.2.2直流電機勵磁方式直流電機勵磁方式1 1）他勵式）他勵式 他勵式是指勵磁繞組由其他電源供電，勵磁他勵式是指勵磁繞組由其他電源供電，勵磁繞組與電樞繞組不相連。永磁直流電機也屬于他繞組與電樞繞組不相連。永磁直流電機也屬于他勵直流電機，因勵磁磁場與電樞電流無關。勵直流電機，因勵磁磁場與電樞電流無關。2.2.22.2.2直流電機勵磁方式直流電機勵磁方式2 2）自勵式）自勵式 （1 1）并勵式）并勵式：勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，勵：勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，勵磁電壓等于電樞繞組端電壓磁電壓等于電樞繞組端電壓。 對于直流電動機：對于直流電動機： 對于直流發(fā)電機：對于直流發(fā)電機： （此時此時I I 稱

19、稱為負載電流）為負載電流） faIIIfaIII2.2.22.2.2直流電機勵磁方式直流電機勵磁方式2 2）自勵式）自勵式 （2 2）串勵式）串勵式：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)；勵：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)；勵磁電流等于電樞電流，所以勵磁繞組的導線粗而磁電流等于電樞電流，所以勵磁繞組的導線粗而匝數(shù)較少。匝數(shù)較少。 2.2.22.2.2直流電機勵磁方式直流電機勵磁方式2 2）自勵式）自勵式（3 3）復勵式）復勵式：每個主：每個主磁極上套兩個勵磁繞磁極上套兩個勵磁繞組，一為與電樞并聯(lián)組，一為與電樞并聯(lián)的并勵繞組，二為與的并勵繞組，二為與電樞串聯(lián)的串勵繞組。電樞串聯(lián)的串勵繞組。兩個繞組產(chǎn)生的磁動兩個繞組產(chǎn)

20、生的磁動勢方向相同稱為積復勢方向相同稱為積復勵，兩個繞組產(chǎn)生的勵，兩個繞組產(chǎn)生的磁動勢方向相反稱為磁動勢方向相反稱為差復勵。通常采用積差復勵。通常采用積復勵方式。復勵方式。 2.3 2.3 直流電機電樞繞組直流電機電樞繞組什么稱什么稱電樞繞組電樞繞組？ 電樞繞組電樞繞組就是就是直流電機直流電機轉子繞組，轉子繞組，是是直流電機直流電機的電路部分，也是直流電機的核心部分，是實現(xiàn)機的電路部分，也是直流電機的核心部分，是實現(xiàn)機電能量轉換的樞紐電能量轉換的樞紐。 。 電樞繞組的構成應能產(chǎn)生足夠的感應電勢，并電樞繞組的構成應能產(chǎn)生足夠的感應電勢，并允許通過一定的電樞電流，此外還要節(jié)省有色金屬允許通過一定的

21、電樞電流，此外還要節(jié)省有色金屬和絕緣材料，結構簡單，運行可靠。和絕緣材料，結構簡單，運行可靠。 電樞繞組電樞繞組組成原則組成原則: :2.3.12.3.1電樞繞組的基本概念電樞繞組的基本概念 按其繞組元件和換向器的聯(lián)接方式不同，可以按其繞組元件和換向器的聯(lián)接方式不同，可以分為疊繞組（單疊和復疊）、波繞組（單波和復波）分為疊繞組（單疊和復疊）、波繞組（單波和復波）和混合繞組。和混合繞組。 元件元件: : 首尾兩端分別與首尾兩端分別與兩個換向片相連接的兩個換向片相連接的線圈，稱為元件線圈，稱為元件，是，是組成繞組的基本單元。組成繞組的基本單元。直流電機電樞繞組的型式直流電機電樞繞組的型式：2.3.

22、12.3.1電樞繞組的基本概念電樞繞組的基本概念 元件可為單匝，也可為多匝，一個元件由兩條元件可為單匝，也可為多匝，一個元件由兩條導體邊和端接線組成，元件的兩個出線端分別接到導體邊和端接線組成，元件的兩個出線端分別接到兩片換向片上，并與其它元件相連。兩片換向片上，并與其它元件相連。 單單疊繞組元件疊繞組元件：單匝單匝元件元件兩匝兩匝元件元件元件相連元件相連2.3.12.3.1電樞繞組的基本概念電樞繞組的基本概念 波波繞組元件繞組元件：單匝單匝元件元件兩匝兩匝元件元件思考思考:疊繞組元件和波繞組元件的特點？疊繞組元件和波繞組元件的特點？單匝單匝元件元件2.3.12.3.1電樞繞組的基本概念電樞繞

23、組的基本概念 元件嵌入槽內的規(guī)律：元件嵌入槽內的規(guī)律： 置于槽內稱為有效邊，端接線置于鐵心外，置于槽內稱為有效邊，端接線置于鐵心外，不切割磁場，僅起連接線作用。不切割磁場，僅起連接線作用。 一個槽里總有上下層兩個線圈邊，稱為雙一個槽里總有上下層兩個線圈邊，稱為雙層繞組。層繞組。2.3.12.3.1電樞繞組的基本概念電樞繞組的基本概念 虛槽虛槽：大型電機為了避免開過：大型電機為了避免開過多槽，往往電樞每槽上、下層有多槽，往往電樞每槽上、下層有多個元件邊，多個元件邊， 說明元件的空間安排時，就一律以虛槽來編號，說明元件的空間安排時，就一律以虛槽來編號，用虛槽數(shù)為計算單位用虛槽數(shù)為計算單位，u=2即

24、表明一個實槽即表明一個實槽Q包含包含2個個虛槽虛槽Qu，則：，則： 由于一個換向片與不同元件的兩個出線端相連由于一個換向片與不同元件的兩個出線端相連接，換向片數(shù)接，換向片數(shù)K。則有：。則有： 假如電機中每槽上、下層假如電機中每槽上、下層分別分別包包含含u個元件，個元件，u為槽內一層嵌放的元件為槽內一層嵌放的元件邊數(shù)邊數(shù)，圖，圖u=2。uQSQuuQSK2.3.12.3.1電樞繞組的基本概念電樞繞組的基本概念 4極（極（ ）直流電機結構示意圖：）直流電機結構示意圖： 幾何中性線幾何中性線：磁極之間的平分線：磁極之間的平分線 極距極距 ：在電樞鐵心表面上，：在電樞鐵心表面上，一個極所占的距離一個極

25、所占的距離。用虛槽數(shù)表。用虛槽數(shù)表示為：示為： 主極軸線主極軸線：磁極的中心線：磁極的中心線2p)(2虛槽pQu2.3.22.3.2直流電樞繞組的節(jié)距直流電樞繞組的節(jié)距 電樞繞組的連接規(guī)律是通過繞電樞繞組的連接規(guī)律是通過繞組的節(jié)距來表征。組的節(jié)距來表征。 一個元件的兩條有效一個元件的兩條有效邊在電樞表面上所跨的距邊在電樞表面上所跨的距離稱為第一節(jié)距離稱為第一節(jié)距。如以虛。如以虛槽數(shù)計，總是整數(shù)。即：槽數(shù)計，總是整數(shù)。即： 整距繞組整距繞組 ；短距繞組短距繞組 ；長距繞組長距繞組 。 （1 1）第一節(jié)距）第一節(jié)距y y1 1pQyu211y1y1y2.3.22.3.2直流電樞繞組的節(jié)距直流電樞繞

26、組的節(jié)距 （2 2）第二節(jié)距）第二節(jié)距y y2 2 相串連的兩個元件中，第相串連的兩個元件中，第一個元件的下層邊與第二個元一個元件的下層邊與第二個元件的上層邊在電樞表面上所跨件的上層邊在電樞表面上所跨的距離，稱為第二節(jié)距。也用的距離，稱為第二節(jié)距。也用虛槽數(shù)計算。虛槽數(shù)計算。 （3 3）合成節(jié)距）合成節(jié)距y y 相串連（相鄰）的兩個元相串連（相鄰）的兩個元件對應邊在電樞合成節(jié)距件對應邊在電樞合成節(jié)距y y。對于疊繞組：對于疊繞組：對于波繞組：對于波繞組：21yyy21yyy2.3.22.3.2直流電樞繞組的節(jié)距直流電樞繞組的節(jié)距 （4 4）換向器節(jié)距）換向器節(jié)距yk 一個元件的兩個出線端所一個

27、元件的兩個出線端所連接的兩個換向片之間所跨連接的兩個換向片之間所跨的距離，稱換向器節(jié)距的距離，稱換向器節(jié)距yk。 其大小用換向片數(shù)計算，其大小用換向片數(shù)計算，則有則有yk=y。2.3.32.3.3單疊繞組和單波繞組單疊繞組和單波繞組 疊繞組：疊繞組： 疊繞組是指各極下元件依次連接，后一個元件總疊繞組是指各極下元件依次連接，后一個元件總是疊在前一個元件上是疊在前一個元件上 單疊元件在電樞上的聯(lián)接單疊元件在電樞上的聯(lián)接1kyy 取正號則繞行換向片一周后，比出發(fā)時的換取正號則繞行換向片一周后，比出發(fā)時的換向片前進一片，稱為右行繞組；取負號則后退一向片前進一片，稱為右行繞組；取負號則后退一片，稱為左行

28、繞組。一般采用片，稱為左行繞組。一般采用右行繞組右行繞組。2.3.32.3.3單疊繞組和單波繞組單疊繞組和單波繞組 波繞組波繞組： 波繞組是指把相隔約為一對極下的同極性磁場下波繞組是指把相隔約為一對極下的同極性磁場下的相應元件串連起來，像波浪一樣向前延伸的相應元件串連起來，像波浪一樣向前延伸。 單波繞組元件在電樞上的聯(lián)單波繞組元件在電樞上的聯(lián)接接pKyyk1主要內容：主要內容：（用（用實實例說明）例說明） 繞組聯(lián)結規(guī)律及節(jié)距繞組聯(lián)結規(guī)律及節(jié)距； 繞組展開圖繞組展開圖； 元件聯(lián)結圖元件聯(lián)結圖； 并聯(lián)支路圖并聯(lián)支路圖。1 1）單疊繞組）單疊繞組單疊繞組分析實例單疊繞組分析實例解：解：節(jié)距計算：節(jié)距

29、計算：yyk1計算節(jié)距計算節(jié)距y、y1和和y2畫繞組展開圖畫繞組展開圖安放電刷和磁極安放電刷和磁極例例2-3： 2p4，QuSK16，試繪制單試繪制單疊右行繞組展開圖。疊右行繞組展開圖。441621puQy34112yyy1 1）單疊繞組）單疊繞組1單疊繞組展開圖單疊繞組展開圖1.槽展開2.繞組放置3.安放磁極電刷123456789101112131416152345678910111213141615槽展開槽展開繞組放置繞組放置安放磁極、電刷安放磁極、電刷NSNS+1 1）單疊繞組）單疊繞組繞組放置繞組放置n元件元件1 1：上元件邊在上元件邊在1 1槽上層，下元件邊放在相槽上層，下元件邊放在

30、相距距y y1 1=4=4即即5 5槽下層。槽下層。n元件元件2 2：上元件邊在上元件邊在2 2槽上層，下元件邊放在相槽上層，下元件邊放在相距距y y1 1=4=4即即6 6槽下層。槽下層。 以此類推放置其他元件。以此類推放置其他元件。 虛槽中的上層元件邊用實線表示，下層元件虛槽中的上層元件邊用實線表示，下層元件邊用虛線表示，元件邊上下的斜線表示端接。邊用虛線表示，元件邊上下的斜線表示端接。1 1）單疊繞組）單疊繞組某一瞬間某一瞬間磁極、電刷放置磁極、電刷放置n磁極：磁極：磁極寬度約磁極寬度約0.7，均勻分布，均勻分布，N、S極交替極交替安排。安排。n電刷：電刷：為了在正負電刷間獲得最大直流電

31、勢以及為了在正負電刷間獲得最大直流電勢以及產(chǎn)生最大的電磁轉矩，電刷放在被電刷短路的元產(chǎn)生最大的電磁轉矩，電刷放在被電刷短路的元件電勢為零的位置。件電勢為零的位置。 在磁極的幾何中性線上的元件電勢為零，在在磁極的幾何中性線上的元件電勢為零，在同一極性主極下的元件邊電勢具有相同的方向。同一極性主極下的元件邊電勢具有相同的方向。 n電刷放置：電刷放置：電刷放置在使電刷的中心線與主極軸電刷放置在使電刷的中心線與主極軸線對準的換向片上。線對準的換向片上。 1 1）單疊繞組）單疊繞組單疊繞組元件聯(lián)結圖單疊繞組元件聯(lián)結圖 繞電樞一周，所有元件互相串聯(lián)構成一閉合回繞電樞一周，所有元件互相串聯(lián)構成一閉合回路。路

32、。 56 7 891011 121314151612341 2 3 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 y2yy1 兩元件之間的虛線，表示通過換向器上的同兩元件之間的虛線，表示通過換向器上的同一片換向片把兩元件串聯(lián)起來。一片換向片把兩元件串聯(lián)起來。 元件、上元件邊及其所在的虛槽，與其聯(lián)結元件、上元件邊及其所在的虛槽，與其聯(lián)結的換向片都具有相同的號碼，下元件邊用它所在的換向片都具有相同的號碼，下元件邊用它所在的虛槽的號碼上標加一撇表示。的虛槽的號碼上標加一撇表示。1 1）單疊繞組）單疊繞組單疊繞組單疊繞組某一瞬間某一瞬間并聯(lián)支路圖并聯(lián)支路圖 每個極下的元件組成一條

33、支路，即單疊繞組每個極下的元件組成一條支路，即單疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)正好等于電機的極數(shù)。的并聯(lián)支路數(shù)正好等于電機的極數(shù)。 23478610111214161551391A1A2B1B2121095613141 1）單疊繞組）單疊繞組單疊繞組的特點單疊繞組的特點n元件的兩個出線端連接于相鄰兩個換向片上。元件的兩個出線端連接于相鄰兩個換向片上。n并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)，并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)，2a=2p；n整個電樞繞組的閉合回路中，感應電動勢的總整個電樞繞組的閉合回路中，感應電動勢的總和為零，繞組內部無環(huán)流；和為零，繞組內部無環(huán)流；n每條支路由不相同的電刷引出，電刷不能少，每條支路由不相同的電刷引出，電

34、刷不能少， 電刷數(shù)等于磁極數(shù)電刷數(shù)等于磁極數(shù);n正負電刷引出的電動勢即為每一支路的電動勢，正負電刷引出的電動勢即為每一支路的電動勢，電樞電壓等于支路電壓電樞電壓等于支路電壓;n由正負電刷引出的電樞電流由正負電刷引出的電樞電流Ia為各支路電流之為各支路電流之和，即和，即aaaiI21 1）單疊繞組）單疊繞組單單疊繞組的聯(lián)結示意圖疊繞組的聯(lián)結示意圖：位于對稱位置的電刷將閉合的位于對稱位置的電刷將閉合的6 6個線圈分成兩條并聯(lián)支路。個線圈分成兩條并聯(lián)支路。兩個電刷位于換向器內圓對稱位置兩個電刷位于換向器內圓對稱位置( (實際放置在外圓實際放置在外圓上上) )。1 1）單疊繞組）單疊繞組思考題思考題？

35、答：取掉答：取掉 B1，A2，四條支路變?yōu)閮蓷l。，四條支路變?yōu)閮蓷l。1、直流電機電樞繞組取掉相鄰一個或兩個電刷，、直流電機電樞繞組取掉相鄰一個或兩個電刷，直流電機會怎樣運行？直流電機會怎樣運行？2、取掉相對（、取掉相對（ B1，B2 ）電刷會怎樣？）電刷會怎樣？答：整個回路被答：整個回路被A1 和和A2 短接，電機不能工作。短接，電機不能工作。3、電樞繞組閉合回路是否有環(huán)流？、電樞繞組閉合回路是否有環(huán)流？答：各支路電勢數(shù)值相等，電樞繞組回路總電勢答：各支路電勢數(shù)值相等，電樞繞組回路總電勢為零。不出現(xiàn)環(huán)流。為零。不出現(xiàn)環(huán)流。1 1）單疊繞組）單疊繞組思考題思考題？答：主極數(shù)越多，電樞電流越大，故

36、選用答：主極數(shù)越多，電樞電流越大，故選用8磁極。磁極。4、大電流直流電機，選用、大電流直流電機，選用2磁極還是磁極還是8磁極？磁極？ 為了增大電樞電流為了增大電樞電流Ia，應增加并聯(lián)支路數(shù)，應增加并聯(lián)支路數(shù)，即增加主極數(shù)。但主極數(shù)受電機結構的限制，即增加主極數(shù)。但主極數(shù)受電機結構的限制，不能任意增加。可以采用復疊繞組，使支路數(shù)不能任意增加?？梢圆捎脧童B繞組，使支路數(shù)成倍增加。成倍增加。1 1）單疊繞組）單疊繞組主要內容：主要內容： 繞組聯(lián)結規(guī)律及節(jié)距繞組聯(lián)結規(guī)律及節(jié)距 繞組展開圖繞組展開圖 元件聯(lián)結圖元件聯(lián)結圖 并聯(lián)支路圖并聯(lián)支路圖2 2）單波繞組）單波繞組 yk N S y1y2對照單疊繞組

37、對照單疊繞組y = y1 +y2 2yk= y 把相隔約一把相隔約一對極距的同極性對極距的同極性的元件串聯(lián)。的元件串聯(lián)。 N S N S 11515y k左行繞組左行繞組1y2y單波繞組的聯(lián)結規(guī)律及節(jié)距單波繞組的聯(lián)結規(guī)律及節(jié)距2 2）單波繞組）單波繞組單波繞組的聯(lián)結規(guī)律及節(jié)距單波繞組的聯(lián)結規(guī)律及節(jié)距 首末端所接的兩換向片相首末端所接的兩換向片相隔很遠，兩個元件緊相串聯(lián)后隔很遠，兩個元件緊相串聯(lián)后形似波浪。形似波浪。 為了使緊相串聯(lián)的元件所產(chǎn)生的電勢同向相為了使緊相串聯(lián)的元件所產(chǎn)生的電勢同向相加，這兩個元件邊應處于相同磁極極性下，即加，這兩個元件邊應處于相同磁極極性下，即合成節(jié)距合成節(jié)距 。2,

38、2yy2 2）單波繞組）單波繞組單波繞組的聯(lián)結規(guī)律及節(jié)距單波繞組的聯(lián)結規(guī)律及節(jié)距 沿電樞鐵心一周后，必須回到原來起始換向片沿電樞鐵心一周后，必須回到原來起始換向片相鄰的一換向片上，這樣繞組才能繼續(xù)往下繞。相鄰的一換向片上，這樣繞組才能繼續(xù)往下繞。1KypkCpKyk1 因此，換向片節(jié)距因此，換向片節(jié)距 yk 應滿足應滿足 ，即：即： 。 yk為一整數(shù)，取正號時，繞組聯(lián)結成右行繞組，為一整數(shù)，取正號時，繞組聯(lián)結成右行繞組，取負號時，可得左行繞組。一般取負號，取負號時，可得左行繞組。一般取負號， 這時端這時端接稍短。接稍短。2 2）單波繞組）單波繞組單波繞組分析實例單波繞組分析實例例例2-4：2p

39、4，Qu=SK15，試繞左行單波繞組。，試繞左行單波繞組。節(jié)距計算節(jié)距計算:34341521pQyu721151pKyyk43712yyy計算節(jié)距計算節(jié)距y、y1和和y2畫繞組展開圖畫繞組展開圖安放電刷和磁極安放電刷和磁極2 2）單波繞組）單波繞組元件、磁極、電刷放置原則元件、磁極、電刷放置原則元件、換向片的放置：元件、換向片的放置： 1號元件上層邊放號元件上層邊放1號槽，下層邊放號槽，下層邊放4號槽；號槽；首末端所連的換向片相距首末端所連的換向片相距yk7； 為了端部對稱，首末端所連的兩換向片之間為了端部對稱，首末端所連的兩換向片之間的中心線與的中心線與1號元件的軸線重合。號元件的軸線重合。

40、 1號元件上層邊號元件上層邊所連的換向片定為所連的換向片定為1號，依此依次聯(lián)接。號，依此依次聯(lián)接。 磁極放置：磁極放置： N、S極磁極均勻交替的排列。極磁極均勻交替的排列。電刷的放置：電刷的放置：放在與主極軸線對準的換向片上。放在與主極軸線對準的換向片上。 2 2）單波繞組）單波繞組單波繞組展開圖單波繞組展開圖3345678911101213 1415214567891011 1213 14 1512NSSN槽展開槽展開繞組放置繞組放置安放磁極、電刷安放磁極、電刷2 2）單波繞組）單波繞組單波繞組元件聯(lián)結圖單波繞組元件聯(lián)結圖 從繞組展開圖可以看出，從繞組展開圖可以看出， 全部全部15個元件串聯(lián)

41、個元件串聯(lián)而構成一個閉合回路的順序是：而構成一個閉合回路的順序是：1815 714 6 13 5 124 11 310 291聯(lián)結圖如下：聯(lián)結圖如下： 4113 10291 8157146135121 8 15 714 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1y2yy12 2）單波繞組）單波繞組單波繞組單波繞組某一瞬間某一瞬間并聯(lián)支路圖并聯(lián)支路圖 單波繞組把單波繞組把相同極性相同極性下的全部元件串聯(lián)起來下的全部元件串聯(lián)起來組成一條支路。由于磁極只有組成一條支路。由于磁極只有N、S之分，所以單之分，所以單波繞組的支路對數(shù)波繞組的支路對數(shù)a與極對數(shù)多少無關，永遠為與極對數(shù)多少無關，永遠為

42、1，即即a1。 234761011121415A1A2B1B21158954139128152 2）單波繞組）單波繞組單波繞組的特點單波繞組的特點 同極性下各元件串聯(lián)起來組成一條支路，同極性下各元件串聯(lián)起來組成一條支路， 支路對數(shù)支路對數(shù)a1，與磁極對數(shù)，與磁極對數(shù)p無關。無關。 當元件的幾何尺寸對稱時，電刷在換向器當元件的幾何尺寸對稱時，電刷在換向器表面上的位置對準主磁極中心線，支路電動表面上的位置對準主磁極中心線，支路電動勢最大。勢最大。 電刷組數(shù)應等于極數(shù)；電刷組數(shù)應等于極數(shù)； 電樞電流電樞電流 Ia2ia 。 2 2）單波繞組）單波繞組思考題思考題？答：答：不能，這樣會使電刷下的平均電流密度增大，不能，這樣會使電刷下的平均電流密度增大，容易損壞電刷。容易損壞電刷。1 1、既然一對正、負電刷可構成一對支路，單波繞、既然一對正、負電刷可構成一對支路，單波繞組是否只需要一對正、負電刷？組是否只需要一對正、負電刷？答：答：3個個。2