第三章 直流電機(jī)

1、電氣工程學(xué)院：沈啟平2015年9月電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)()()Electric Machinery ()Electric Machinery ()直流電機(jī)直流電機(jī)2022-5-19沈啟平，TelEmail:2直流電機(jī)直流電機(jī)2022-5-19沈啟平，TelEmail:3直流電機(jī)直流電機(jī)2022-5-19沈啟平，TelEmail:4直流電機(jī)直流電機(jī)2022-5-19沈啟平，TelEmail:5直流電機(jī)直流電機(jī)2022-5-19沈啟平，TelEmail:6近年來(lái)，與電力電子裝置

2、結(jié)合而具有直流電機(jī)近年來(lái)，與電力電子裝置結(jié)合而具有直流電機(jī)性能的電機(jī)不斷涌現(xiàn)，使直流電機(jī)有被取代的性能的電機(jī)不斷涌現(xiàn)，使直流電機(jī)有被取代的趨勢(shì)。盡管如此，直流電機(jī)仍有一定的理論意趨勢(shì)。盡管如此，直流電機(jī)仍有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值義和實(shí)用價(jià)值! ! 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)調(diào)速范圍寬廣、平滑、經(jīng)濟(jì)；調(diào)速范圍寬廣、平滑、經(jīng)濟(jì)；過(guò)載、起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。過(guò)載、起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。缺點(diǎn)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高；可靠性較差?？煽啃暂^差。本章目錄本章目錄2022-5-19沈啟平，TelEmail:7 3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)）直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)（基

3、礎(chǔ)） 3.2 3.2 直流電樞繞組（難點(diǎn)）直流電樞繞組（難點(diǎn)） 3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)（磁場(chǎng)（難點(diǎn)難點(diǎn)+ +重點(diǎn)）重點(diǎn)） 3.4 3.4 電樞的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩（重點(diǎn)）電樞的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩（重點(diǎn)） 3.5 3.5 直流電機(jī)的基本直流電機(jī)的基本方程（重點(diǎn)）方程（重點(diǎn)） 3.6 3.6 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性（重點(diǎn)）特性（重點(diǎn)） 3.7 3.7 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性（重點(diǎn)）特性（重點(diǎn)） 3.83.8 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng) （提高）（提高）本章目錄本章目錄2022-5-19沈啟平，T

4、elEmail:8了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理。了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理。學(xué)會(huì)分析直流電機(jī)空載和負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)以及負(fù)載時(shí)的學(xué)會(huì)分析直流電機(jī)空載和負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)以及負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)。掌握直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩和基本方程。掌握直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩和基本方程。掌握直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性。掌握直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性。了解直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)。了解直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)。 本章要求本章要求3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，Tel:1862

5、3556520,Email:91. 1.直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 2. 2.直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理3. 3.直流電機(jī)的勵(lì)磁方式直流電機(jī)的勵(lì)磁方式4. 4.直流電機(jī)的額定值直流電機(jī)的額定值3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:101 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:111 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和

6、基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:121 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)二維截面3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:13定子結(jié)構(gòu)3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:14轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:15轉(zhuǎn)子結(jié)

7、構(gòu)3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:16直流電機(jī)直流電機(jī)定子定子機(jī)機(jī)座座端端蓋蓋定定子子主主磁磁極極勵(lì)勵(lì)磁磁繞繞組組定定子子鐵鐵軛軛電電刷刷轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子電電樞樞鐵鐵心心電電樞樞繞繞組組換換向向器器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:17直流電直流電機(jī)機(jī)電路系電路系統(tǒng)統(tǒng)電電樞樞繞繞組組勵(lì)勵(lì)磁磁繞繞組組換換向向器器電電刷刷磁路系磁路系統(tǒng)統(tǒng)定定子子鐵鐵軛軛定定子子

8、主主磁磁極極轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子鐵鐵軛軛結(jié)構(gòu)系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)統(tǒng)機(jī)機(jī)座座端端蓋蓋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:18機(jī)座和端蓋機(jī)座：支撐定子端蓋：支撐轉(zhuǎn)子3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:19定子主磁極和勵(lì)磁繞組3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:20定子主磁極和勵(lì)

9、磁繞組定子主磁極用于安裝勵(lì)磁繞組，是主磁路的一部分極身極靴主磁極由鋼板沖主磁極由鋼板沖片疊壓而成片疊壓而成勵(lì)磁繞組套在勵(lì)磁繞組套在 主主磁極極身上磁極極身上3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:21定子主磁極和勵(lì)磁繞組3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:22電樞鐵心和電樞繞組電樞繞組3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，Tel:

10Email:23電樞鐵心和電樞繞組電樞鐵心沖片 (0.35-0.5mm厚) （硅鋼片）涂絕緣漆沖片疊壓而成均勻開(kāi)槽3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:24電樞鐵心和電樞繞組槽展開(kāi)槽展開(kāi)繞組放置繞組放置安放磁極、電刷安放磁極、電刷3345678911101213 1415214567891011 1213 14 15123.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:25換向

11、器為什么需要換向器？3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:26換向器3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:27電刷n固定部分與運(yùn)動(dòng)部分間滑動(dòng)接觸q直流電機(jī)q繞線式異步電機(jī)q同步電機(jī)為什么需要電刷？3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:28電刷3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直

12、流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)為什么需要換向器和電刷？為什么需要換向器和電刷？2022-5-19沈啟平，TelEmail:29N SiabcdFFii+-n電動(dòng)機(jī)模型1主磁極線線圈圈電電樞樞氣隙fBil磁極建立磁場(chǎng) 外加直流電壓 在線圈中產(chǎn)生電流 載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中產(chǎn)生電磁力克服阻力旋轉(zhuǎn) 對(duì)外輸出機(jī)械能(1) (1) 狀態(tài)一狀態(tài)一3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)為什么需要換向器和電刷？為什么需要換向器和電刷？2022-5-19沈啟平，TelEmail:30(2) (2) 狀態(tài)二（相對(duì)一旋轉(zhuǎn)狀態(tài)二（相對(duì)一旋轉(zhuǎn)1

13、80180）N SiabcdFFii+-n電動(dòng)機(jī)模型1主磁極線圈線圈電樞電樞氣隙直流電源供電 電流方向不變 旋轉(zhuǎn)180電角度后電磁力方向反向 平均電磁轉(zhuǎn)矩為03.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)為什么需要換向器和電刷？為什么需要換向器和電刷？2022-5-19沈啟平，TelEmail:31N SiabcdFFii+-n電動(dòng)機(jī)模型1主磁極線圈線圈電樞電樞氣隙N SiabcdFFii+-n電動(dòng)機(jī)模型1主磁極線線圈圈電電樞樞氣隙(3) (3) 兩種轉(zhuǎn)子受力狀態(tài)對(duì)比兩種轉(zhuǎn)子受力狀態(tài)對(duì)比若要維持電磁力方向不變，必須若要維持電磁力方向不變，必須

14、: :A.A. 改變磁極極性改變磁極極性 B.B. 改變電流方向改變電流方向 C.C. 二者改變且僅改變一二者改變且僅改變一個(gè)個(gè)3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)為什么需要換向器和電刷？為什么需要換向器和電刷？2022-5-19沈啟平，TelEmail:32(4) (4) 兩種狀態(tài)電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)比兩種狀態(tài)電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)比若要維持電磁力方向不變，必須若要維持電磁力方向不變，必須: :A.A. 改變磁極極性改變磁極極性 B.B. 改變電流方向改變電流方向 C.C. 二者改變且僅改變一二者改變且僅改變一個(gè)個(gè)3.1 3.1 直流電機(jī)的

15、工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:332 直流電機(jī)的工作原理eblvfbil直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)都滿足電磁感應(yīng)定律和電磁力定律兩個(gè)基本定律。分析發(fā)電機(jī)時(shí)以電磁感應(yīng)定律為主（轉(zhuǎn)速n已知條件），分析電動(dòng)機(jī)時(shí)以電磁力定律為主（電流i為已知）3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:342 直流電機(jī)的工作原理B0 2 3=AFBR，首先分析氣隙中磁場(chǎng)的分布和波形四極直流電機(jī)簡(jiǎn)化示意圖3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)

16、構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:35N Seabcde+AB-電刷電刷換換向向片片n發(fā)電機(jī)模型n原動(dòng)機(jī)如右圖所示為一臺(tái)兩極直流發(fā)電機(jī)如右圖所示為一臺(tái)兩極直流發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)化示意圖，其轉(zhuǎn)子與原動(dòng)機(jī)同的簡(jiǎn)化示意圖，其轉(zhuǎn)子與原動(dòng)機(jī)同軸相連接。根據(jù)右手定則，在圖中軸相連接。根據(jù)右手定則，在圖中所示的旋轉(zhuǎn)方向下，在所示的旋轉(zhuǎn)方向下，在N N極下的導(dǎo)極下的導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)向外，而在體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)向外，而在S S極下的極下的導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)向里。通過(guò)端部連導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)向里。通過(guò)端部連接，最終形成線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接，最終形成線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)?/p>

17、方向?yàn)閐cbadcba。通過(guò)換向器與。通過(guò)換向器與電刷的變換作用，最終輸出電刷的變換作用，最終輸出A A為正，為正，B B為負(fù)直流電。為負(fù)直流電。 2.1 直流發(fā)電機(jī)的工作原理（機(jī)械能 電能）3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:36如右圖所示為一臺(tái)兩極直流電動(dòng)如右圖所示為一臺(tái)兩極直流電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化示意圖，在其電刷機(jī)的簡(jiǎn)化示意圖，在其電刷ABAB間間施加直流電壓（施加直流電壓（A A正，正，B B負(fù)）。由負(fù)）。由于電刷固定，所以電壓于電刷固定，所以電壓UABUAB始終始終為正。那么通過(guò)換向器和

18、電刷的為正。那么通過(guò)換向器和電刷的變換作用，始終形成變換作用，始終形成N N極下電流向極下電流向里，里，S S極下電流向外的電流。根據(jù)極下電流向外的電流。根據(jù)左手定則，電機(jī)轉(zhuǎn)子上得電樞繞左手定則，電機(jī)轉(zhuǎn)子上得電樞繞組將形成如圖所示的受力，從而組將形成如圖所示的受力，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械功率。帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械功率。 2.2 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理（電能 機(jī)械能）N SiabcdFFii+AB-n電動(dòng)機(jī)模型3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:37結(jié)論結(jié)論（1 1）電機(jī)內(nèi)部（電刷為界）

19、電機(jī)內(nèi)部（電刷為界） 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)、流過(guò)的電流是交流量。線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)、流過(guò)的電流是交流量。（2 2）電機(jī)外部（電刷兩端）電機(jī)外部（電刷兩端） 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行外加直流電；發(fā)電機(jī)運(yùn)行輸出直流電電動(dòng)機(jī)運(yùn)行外加直流電；發(fā)電機(jī)運(yùn)行輸出直流電發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)交流內(nèi)電路交流內(nèi)電路直流外電路直流外電路（旋轉(zhuǎn)電路）（旋轉(zhuǎn)電路）（靜止電路）（靜止電路）3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:38 2.3 直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性n一臺(tái)直流電機(jī)，既可作一臺(tái)直流電機(jī)，既可作發(fā)電機(jī)運(yùn)行也可作電動(dòng)發(fā)

20、電機(jī)運(yùn)行也可作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行機(jī)運(yùn)行q結(jié)構(gòu)一樣結(jié)構(gòu)一樣q所處狀態(tài)，由運(yùn)行環(huán)所處狀態(tài)，由運(yùn)行環(huán)境決定境決定q輸出電能為發(fā)電機(jī)，輸出電能為發(fā)電機(jī)，輸出機(jī)械能為電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械能為電動(dòng)機(jī)如何如何判斷直流電機(jī)判斷直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)？的運(yùn)行狀態(tài)？3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:39 2.3 直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性n電網(wǎng)容量無(wú)限大 n網(wǎng)壓U=常數(shù) n外轉(zhuǎn)矩T1 轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn) n感應(yīng)電勢(shì)E U 輸出電能,電樞電流Ia n穩(wěn)定運(yùn)行01 dtdJTTem（1）發(fā)電機(jī)）發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)3.1 3.1 直流

21、電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:40 2.3 直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性（2）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)狀態(tài)n電網(wǎng)容量無(wú)限大 n網(wǎng)壓U=常數(shù) Ia n產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 n感應(yīng)電勢(shì) EU 從電網(wǎng)吸收電能 n克服阻力T2旋轉(zhuǎn),輸出機(jī)械功率 n穩(wěn)定運(yùn)行02 dtdJTTem3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:41 2.3 直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性（3）發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行）發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行初始發(fā)電機(jī)狀

22、態(tài)理想空載狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:42 2.3 直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性n保持磁場(chǎng)不變，不計(jì)電機(jī)損耗 n減小機(jī)械輸入轉(zhuǎn)矩T1 轉(zhuǎn)速n下降 感應(yīng)電勢(shì)E減小 Ia減小/輸出電功率減小 電磁轉(zhuǎn)矩減小 n重新穩(wěn)定后 T1=Tem ，達(dá)到新平衡 n結(jié)果q輸入機(jī)械功率減小q輸出電功率減小初始發(fā)電機(jī)狀態(tài)初始發(fā)電機(jī)狀態(tài)3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:43 2.3 直流電

23、動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性理想理想空載狀態(tài)空載狀態(tài)n減小T1到 T1=0，達(dá)到新平衡后 q輸入機(jī)械功率0，電機(jī)轉(zhuǎn)速n0 q感應(yīng)電勢(shì)EU，電樞電流Ia0 q輸出電功率0n結(jié)果 q不將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能 q也不將電能轉(zhuǎn)換成3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:44 2.3 直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)n在T1=0，再減小T1（T10) 轉(zhuǎn)速n下降 感應(yīng)電勢(shì)E減小(EU) Ia減小(Ia0)/輸出電功率減小(0) 電磁轉(zhuǎn)矩減小(0) q輸入機(jī)械功率 0 ，輸出機(jī)械能 q輸出電功率0，從電

24、網(wǎng)吸收電能 n結(jié)果：電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)3.1 3.1 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:453 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式定義定義：勵(lì)磁繞組的供電方式稱為勵(lì)磁方式。按照：勵(lì)磁繞組的供電方式稱為勵(lì)磁方式。按照勵(lì)磁繞組與電樞繞組的連接關(guān)系勵(lì)磁方式主要包勵(lì)磁繞組與電樞繞組的連接關(guān)系勵(lì)磁方式主要包括括他勵(lì)，并勵(lì)，串勵(lì)他勵(lì)，并勵(lì)，串勵(lì)和和復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)四種類型。四種類型。Ia=IUfIfEaUIIaIa=I=IfUIIfIaIa=I+IfUIIfIaIa=I+IfIfUIIa他他勵(lì)勵(lì)并并勵(lì)勵(lì)串串勵(lì)勵(lì)復(fù)復(fù)勵(lì)勵(lì)3.1 3.1

25、直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2022-5-19沈啟平，TelEmail:463 直流電機(jī)的額定值（1）額定功率）額定功率PN：指電機(jī)在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下運(yùn)行下的指電機(jī)在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下運(yùn)行下的 輸輸出功率，以出功率，以kW表示。表示。 對(duì)對(duì)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，額定功率是指，額定功率是指輸出的機(jī)械功率輸出的機(jī)械功率； 對(duì)對(duì)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)，額定功率是指，額定功率是指輸出的電功率輸出的電功率。（2）額定電壓額定電壓UN：指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以V表示。表示。（3）額定電流額定電流IN ：指額定狀態(tài)下電樞出線端

26、的指額定狀態(tài)下電樞出線端的電流，電流，以以A表示。表示。（4）額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN ：指額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以指額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以r/min表示。表示。（5）額定）額定勵(lì)磁電壓勵(lì)磁電壓UfN （僅對(duì)他勵(lì)電機(jī)（僅對(duì)他勵(lì)電機(jī)）：額定狀態(tài)時(shí)施加的勵(lì)）：額定狀態(tài)時(shí)施加的勵(lì)磁電壓磁電壓3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:47電樞繞組的作用電樞繞組的作用電樞繞組的構(gòu)成原則電樞繞組的構(gòu)成原則直流電樞繞組的分類直流電樞繞組的分類直流電樞繞組的相關(guān)基本概念直流電樞繞組的相關(guān)基本概念單疊繞組單疊繞組3.2 3.2 直流電樞繞組直流電

27、樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:481 電樞繞組的作用及構(gòu)成原則n繞組繞組 q由一系列元件邊和端接線按一定規(guī)律排列構(gòu)成的感應(yīng)由一系列元件邊和端接線按一定規(guī)律排列構(gòu)成的感應(yīng)電勢(shì)和產(chǎn)生電磁力的導(dǎo)體集合電勢(shì)和產(chǎn)生電磁力的導(dǎo)體集合 n作用作用 q將導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)有效組織起來(lái)將導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)有效組織起來(lái) q將電樞電流有效分布將電樞電流有效分布 q旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐樞紐n要求要求 q產(chǎn)生盡可能大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并且波形良好產(chǎn)生盡可能大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并且波形良好q能通過(guò)足夠大的電流用以產(chǎn)生并承受足夠的電磁力能通過(guò)足夠大的電流用以產(chǎn)生

28、并承受足夠的電磁力q結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接可靠，制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接可靠，制造維護(hù)方便維護(hù)方便3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:491 電樞繞組的分類單疊繞組單疊繞組復(fù)疊繞組復(fù)疊繞組單波繞組單波繞組復(fù)波繞組復(fù)波繞組波繞組波繞組疊繞組疊繞組混合繞組混合繞組電樞繞組元件3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:502 直流直流電樞繞組的相關(guān)基本概念電樞繞組的相關(guān)基本概念元件元件：構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。：構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝

29、兩種。元件的首末端元件的首末端：每一個(gè)元件均引出兩根線與換向片相連，其中：每一個(gè)元件均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為首端，另一根稱為末端。一根稱為首端，另一根稱為末端。上元件邊上元件邊前端接前端接前端接前端接下元件邊下元件邊首端首端末末端端端端接接有效有效部分部分有效部分有效部分：置于槽內(nèi)的直線部分，用以切割主磁極，產(chǎn)生感應(yīng)電：置于槽內(nèi)的直線部分，用以切割主磁極，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的部分。動(dòng)勢(shì)的部分。3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:512 直流直流電樞繞組的相關(guān)基本概念電樞繞組的相關(guān)基本概念虛槽虛槽Qu ：通常把一

30、個(gè)上層和一個(gè)下層元件邊在槽內(nèi)所占的空通常把一個(gè)上層和一個(gè)下層元件邊在槽內(nèi)所占的空間稱為一個(gè)虛槽。虛槽數(shù)間稱為一個(gè)虛槽。虛槽數(shù)Qu= uQ，u為為每個(gè)槽上下層各有元每個(gè)槽上下層各有元件邊件邊數(shù)若數(shù)若每個(gè)槽上下層只有一個(gè)元件邊，則每個(gè)槽上下層只有一個(gè)元件邊，則u=1。槽數(shù)槽數(shù)Q： 位于電樞鐵心中，用來(lái)放置電樞繞組位于電樞鐵心中，用來(lái)放置電樞繞組繞組元件數(shù)繞組元件數(shù)S: S=Qu=uQ=K換向片數(shù)換向片數(shù)K一般情況下，u=1則 Qu=K=S=QNSy1yyky22Qp3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:522 直流直流電樞繞組

31、的相關(guān)基本概念電樞繞組的相關(guān)基本概念第一節(jié)距第一節(jié)距y1：元件兩有效邊在電樞表面所跨的距離。：元件兩有效邊在電樞表面所跨的距離。y1=為為 整整距繞組（常用）；距繞組（常用）；y1 為長(zhǎng)距繞組為長(zhǎng)距繞組 。第二節(jié)距第二節(jié)距y2：相相串聯(lián)的兩個(gè)元件中，第一個(gè)元件的下層邊與第串聯(lián)的兩個(gè)元件中，第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊在電樞表面上所跨的二個(gè)元件的上層邊在電樞表面上所跨的距離。距離。合成節(jié)距合成節(jié)距y：相：相串聯(lián)的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊在電樞表面所跨的串聯(lián)的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊在電樞表面所跨的距離。距離。疊繞組疊繞組 y=y1-y2；波繞組；波繞組 y=y1+y2換向（器）節(jié)距換向（器）節(jié)距yK：在在

32、換向器表面上，同一個(gè)元件的出線端所接換向器表面上，同一個(gè)元件的出線端所接的兩的兩個(gè)換向片之間所跨的個(gè)換向片之間所跨的距離。距離。yK=y整數(shù)21pQy3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:532 直流直流電樞繞組的相關(guān)基本概念電樞繞組的相關(guān)基本概念第一節(jié)距第一節(jié)距y1：元件兩有效邊在電樞表面所跨的距離。：元件兩有效邊在電樞表面所跨的距離。l y1=為為 整距繞組（常用）；整距繞組（常用）；l y1 為長(zhǎng)距繞組為長(zhǎng)距繞組 。整數(shù)21pQy單疊繞組元件 右行 左行 3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟

33、平，TelEmail:542 直流直流電樞繞組的相關(guān)基本概念電樞繞組的相關(guān)基本概念第二節(jié)距第二節(jié)距y2：相相串聯(lián)的兩個(gè)元件中，第一個(gè)元件的下層邊與第串聯(lián)的兩個(gè)元件中，第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊在電樞表面上所跨的二個(gè)元件的上層邊在電樞表面上所跨的距離。距離。單疊繞組元件 右行 左行 3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:552 直流直流電樞繞組的相關(guān)基本概念電樞繞組的相關(guān)基本概念合成節(jié)距合成節(jié)距y：相：相串聯(lián)的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊在電樞表面所跨的串聯(lián)的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊在電樞表面所跨的距離。距離。

34、 疊繞組疊繞組 y=y1-y2； 波繞組波繞組 y=y1+y2單疊繞組元件 右行 左行 3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:562 直流直流電樞繞組的相關(guān)基本概念電樞繞組的相關(guān)基本概念換向（器）節(jié)距換向（器）節(jié)距yK：在在換向器表面上，同一個(gè)元件的出線端所接換向器表面上，同一個(gè)元件的出線端所接的兩的兩個(gè)換向片之間所跨的個(gè)換向片之間所跨的距離。距離。yK=y單疊繞組元件 右行 左行 3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:57單疊繞組元件 右行 左行 單

35、波繞組元件 右行 pKyy1K左行pKyy1K右行極距第一節(jié)距 y1 第二節(jié)距 y2 合成節(jié)距 y 換向節(jié)距 yK pQ2整數(shù)21pQy3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:583 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組單疊繞組：所有相鄰元件依次：所有相鄰元件依次串聯(lián)，同時(shí)每個(gè)元件的出線端串聯(lián)，同時(shí)每個(gè)元件的出線端依次連接到相鄰的換向片上，依次連接到相鄰的換向片上，最后形成一個(gè)閉合回路。最后形成一個(gè)閉合回路。y=1，右行；，右行；y=-1，左行，左行所有元件電勢(shì)全部串聯(lián)成一環(huán)所有元件電勢(shì)全部串聯(lián)成一環(huán)狀，

36、由電刷分割狀，由電刷分割電刷放在電刷放在(感應(yīng)電勢(shì)為零的元感應(yīng)電勢(shì)為零的元件上件上)幾何中心線上幾何中心線上支路為支路為2p偶數(shù)，對(duì)稱偶數(shù)，對(duì)稱單疊繞組元件 右行 左行 3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:593 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律116424uQyp第一節(jié)距第一節(jié)距y1合成節(jié)距合成節(jié)距y和換向器節(jié)距和換向器節(jié)距yk1Kyy214 13yyy 第二節(jié)距第二節(jié)距y2 某直流電機(jī)，極數(shù)2p=4，虛槽數(shù)Qu，元件數(shù)S，換向片數(shù)K均為16。3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈

37、啟平，TelEmail:603 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(1) (1) 畫畫槽槽( (實(shí)質(zhì)是元件的有效邊實(shí)質(zhì)是元件的有效邊) )3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:613 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(1) (1) 畫畫槽槽( (實(shí)質(zhì)是元件的有效邊實(shí)質(zhì)是元件的有效邊) )3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:623 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(2) (2) 放

38、磁極放磁極3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:633 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(2) (2) 放磁極放磁極電樞的幾何中心線電樞的幾何中心線主磁極軸線主磁極軸線3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:643 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(3) (3) 畫換向片畫換向片3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:653 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊

39、繞組的畫法及連接規(guī)律(4) (4) 連接繞組連接繞組元件軸線元件軸線3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:663 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(4) (4) 連接繞組連接繞組3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:673 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(5)(5)電動(dòng)勢(shì)方向電動(dòng)勢(shì)方向換向器的幾何中心線換向器的幾何中心線3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19683 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的

40、畫法及連接規(guī)律(6)(6)放電刷放電刷3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19693 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(6)(6)放電刷放電刷3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19703 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(6)(6)放電刷放電刷 綜綜上可知，電刷應(yīng)固定放置在換向器上的幾何中性上可知，電刷應(yīng)固定放置在換向器上的幾何中性線上。線上。對(duì)于端接對(duì)稱的元件，元件軸線、主極軸線和換對(duì)于端接對(duì)稱的元件，元件軸線、主極軸線和換向器上的幾何中性線三線合一，故電刷也就放置在主極向器上的幾何中性線三線合一，故電刷也就放置在主極軸線

41、下的換向片上軸線下的換向片上。若端接不對(duì)稱，則電刷應(yīng)移過(guò)與換。若端接不對(duì)稱，則電刷應(yīng)移過(guò)與換向器軸線偏離主極軸線相同的角度，即向器軸線偏離主極軸線相同的角度，即電刷與換向器上電刷與換向器上的幾何中性線總是保持的幾何中性線總是保持重合。重合。3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19713 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(6)(6)繞組展開(kāi)圖繞組展開(kāi)圖沈啟平，TelEmail:3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19723 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(7)(7)繞組瞬間電路圖繞組瞬間電路圖next

42、next圖示瞬間電樞繞組的電路圖圖示瞬間電樞繞組的電路圖沈啟平，TelEmail:圖示下一瞬間電樞繞組的電路圖圖示下一瞬間電樞繞組的電路圖4極極電機(jī)電機(jī)，Qu=S=K=16 單疊右行整距繞組單疊右行整距繞組 并聯(lián)支路對(duì)數(shù)并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a=2=p 單疊繞組是把一個(gè)單疊繞組是把一個(gè)主極下的元件串聯(lián)主極下的元件串聯(lián)成一條成一條支路，支路，并聯(lián)并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)支路數(shù)等于極數(shù) 3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-1973沈啟平，TelEmail:A1B1A2B2負(fù)負(fù)載載AB123456789101213141516Iiaiaiaia1

43、234567891011111213141516+-電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)A1B1A2B2電電源源AB123456789101213141516Iiaiaiaia1234567891011111213141516-+4極極電機(jī)電機(jī)，Qu=S=K=16 單疊右行整距繞組單疊右行整距繞組 并聯(lián)支路對(duì)數(shù)并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a=2=p 單疊繞組是把一個(gè)單疊繞組是把一個(gè)主極下的元件串聯(lián)主極下的元件串聯(lián)成一條成一條支路，支路，并聯(lián)并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)支路數(shù)等于極數(shù) 3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19743 單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(8)(8)單疊繞組

44、總結(jié)單疊繞組總結(jié)沈啟平，TelEmail:n單疊繞組單疊繞組的特點(diǎn)是相鄰元件的特點(diǎn)是相鄰元件(線圈線圈)相互疊壓相互疊壓,合成節(jié)距與合成節(jié)距與換向節(jié)距均為換向節(jié)距均為1，即，即：q1）同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)）同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)與支路數(shù)相同，與支路數(shù)相同，2a=2p。q2）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電刷間電動(dòng)勢(shì)等于并聯(lián)支路電動(dòng)勢(shì)。最大，電刷間電動(dòng)勢(shì)等于并聯(lián)支路電動(dòng)勢(shì)。q3）電樞電流等于各支路電流之和）電樞電流等于各支路電流之和。1kyy3.2 3.2 直流電樞繞

45、組直流電樞繞組2022-5-19754 單波繞組的畫法及連接規(guī)律單波繞組的畫法及連接規(guī)律(1)(1)單波繞組介紹單波繞組介紹沈啟平，TelEmail:單波繞組：同一極性下對(duì)應(yīng)位置的所有元件串聯(lián)起來(lái)，直到沿電樞和換向器繞過(guò)一周后，恰好回到出發(fā)換向片的相鄰一片上；然后在從此換向片出發(fā)，繼續(xù)繞連，一直到把全部元件連完，最后回到開(kāi)始出發(fā)的換向片，構(gòu)成一個(gè)閉合電路為止。1KKyyp3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19764 單波繞組的畫法及連接規(guī)律單波繞組的畫法及連接規(guī)律(1)(1)單波繞組介紹單波繞組介紹沈啟平，TelEmail

46、:3345678911101213 1415214567891011 1213 14 1512SNNS槽展開(kāi)槽展開(kāi)磁極、電刷放置磁極、電刷放置安放磁極、電刷安放磁極、電刷3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:774極電機(jī)，Q=Qu=S=K=15 單波左行短整距繞組 并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a=1單波繞組是把所有處于相同極性下的元件都串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成一條支路并聯(lián)支路數(shù)等于2 n單波繞組展開(kāi)圖3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:783.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞

47、組2022-5-19沈啟平，TelEmail:794 單波繞組小結(jié)單波繞組小結(jié)n單波繞組特點(diǎn)q1）同極下各元件串聯(lián)起來(lái)組成一條支路，支路對(duì)數(shù)為1，與磁極對(duì)數(shù)無(wú)關(guān)；q2）當(dāng)元件的幾何形狀對(duì)稱時(shí)，電刷在換向器表面上的位置對(duì)準(zhǔn)主磁極中心線，支路電動(dòng)勢(shì)最大；q3）電刷數(shù)等于磁極數(shù)；q4）電樞電動(dòng)勢(shì)等于支路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； q5）電樞電流等于兩條支路電流之和。n單疊繞組與單波繞組比較q并聯(lián)支路對(duì)數(shù)不同 q每條并聯(lián)支路所串聯(lián)的繞組不同 3.2 3.2 直流電樞繞組直流電樞繞組2022-5-19沈啟平，TelEmail:805 直流電樞繞組總結(jié)直流電樞繞組總結(jié)

48、直流電機(jī)直流電機(jī)電樞繞組是無(wú)頭無(wú)尾的閉合電樞繞組是無(wú)頭無(wú)尾的閉合繞組繞組直流電機(jī)電樞繞組至少有直流電機(jī)電樞繞組至少有2條并聯(lián)條并聯(lián)支路支路單疊繞組單疊繞組a = p即即并聯(lián)支路對(duì)數(shù)恒等于電機(jī)極對(duì)數(shù)并聯(lián)支路對(duì)數(shù)恒等于電機(jī)極對(duì)數(shù) 單波繞組單波繞組a = 1即即并聯(lián)支路對(duì)數(shù)恒等于并聯(lián)支路對(duì)數(shù)恒等于1電刷放置的一般原則是確?？蛰d時(shí)通過(guò)正、負(fù)電電刷放置的一般原則是確?？蛰d時(shí)通過(guò)正、負(fù)電刷引出的電動(dòng)勢(shì)最大，或者說(shuō)，被電刷短路的元刷引出的電動(dòng)勢(shì)最大，或者說(shuō)，被電刷短路的元件中的電動(dòng)勢(shì)為零。件中的電動(dòng)勢(shì)為零。 對(duì)于端接對(duì)稱的元件，電刷放置在主極軸線下的對(duì)于端接對(duì)稱的元件，電刷放置在主極軸線下的換向片上換向片上

49、。3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:813.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:82直流電機(jī)的直流電機(jī)的磁場(chǎng)磁場(chǎng)空載磁場(chǎng)空載磁場(chǎng)（Ia=0）主磁場(chǎng)主磁場(chǎng)漏磁場(chǎng)漏磁場(chǎng)負(fù)載磁場(chǎng)負(fù)載磁場(chǎng)（電樞反應(yīng)）（電樞反應(yīng)）直軸電樞反應(yīng)直軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:831

50、直流的空載磁場(chǎng)直流的空載磁場(chǎng)4極直流電機(jī)空載磁場(chǎng)分布電樞繞組電樞鐵心定子磁軛主極鐵心勵(lì)磁繞組0主磁通主磁通：經(jīng)過(guò)氣隙，同時(shí)交鏈勵(lì)磁繞組和電樞繞組的磁通，用 表示，它。0漏磁通漏磁通：不經(jīng)過(guò)氣隙，不與電樞繞組交鏈，用 表示 ，它。3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:841 直流的空載磁場(chǎng)直流的空載磁場(chǎng)4極直流電機(jī)空載磁場(chǎng)分布電樞繞組電樞鐵心定子磁軛主極鐵心勵(lì)磁繞組0m0000=()k1+=1.15 1.25.kk，稱為主極漏磁系數(shù)。通常m0=空載磁場(chǎng)主磁通漏磁通3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電

51、機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:851 直流的空載磁場(chǎng)直流的空載磁場(chǎng)4極直流電機(jī)主磁路當(dāng)勵(lì)磁繞組的串聯(lián)匝數(shù)為 ，流過(guò)電流為 ，每極的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)為：fNfIffftmjaFeFe2=(1+)FI NFFFFFFFFFFk F00F0氣隙線磁化曲線0NFFFeFjFmFmFaFtFFF=1.1 1.35.kk，稱為飽和系數(shù)。通常k定義為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速下空載運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生額定電樞電壓所需要的磁動(dòng)勢(shì)與同一磁通下氣隙線上的磁動(dòng)勢(shì)之比。3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，Tel:18

52、623556520,Email:861 直流的空載磁場(chǎng)直流的空載磁場(chǎng)000( )( )( )FB xH xx根據(jù)磁路歐姆定律：氣隙磁密在一個(gè)極下按平頂波平頂波規(guī)律分布B B0 0N NS SN NS S平頂波平頂波3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:872 直流的負(fù)載磁場(chǎng)直流的負(fù)載磁場(chǎng)直流電機(jī)的直流電機(jī)的磁場(chǎng)磁場(chǎng)空載磁場(chǎng)空載磁場(chǎng)（Ia=0）主磁場(chǎng)主磁場(chǎng)漏磁場(chǎng)漏磁場(chǎng)負(fù)載磁場(chǎng)負(fù)載磁場(chǎng)（電樞反應(yīng)）（電樞反應(yīng)）直軸電樞反應(yīng)直軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空

53、載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:882 直流的負(fù)載磁場(chǎng)直流的負(fù)載磁場(chǎng)電樞磁動(dòng)勢(shì)：電樞電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)。電樞磁動(dòng)勢(shì)：電樞電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)。電樞反應(yīng)：電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響。電樞反應(yīng)：電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響。直軸（直軸（d軸）：主極軸線。軸）：主極軸線。交軸（交軸（q q軸）：與直軸正交的軸線。軸）：與直軸正交的軸線。幾何幾何中性線：相鄰兩主極之間的中心線，中性線：相鄰兩主極之間的中心線，也就是交軸也就是交軸。物理中性線：電樞圓周上通過(guò)圓心和磁物理中性線：電樞圓周上通過(guò)圓心和磁通密度為通密度為0 0點(diǎn)的直線。點(diǎn)的直線。dq幾何中性線物理

54、中性線3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:89：電樞繞組中有電流通過(guò)，產(chǎn)生，電機(jī)磁 場(chǎng)由勵(lì)磁繞組和電樞磁場(chǎng)共同。疊加疊加原理原理勵(lì)磁電流形成的電樞電流形成的2 直流的負(fù)載磁場(chǎng)直流的負(fù)載磁場(chǎng)3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:902 直流的負(fù)載磁場(chǎng)直流的負(fù)載磁場(chǎng)（1 1） 電刷在幾何中心線上的電電刷在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)aq2AFFa(x)Ba(x) a aa aaa

55、a122N iN iFxxxAxDD（） aa0FxBxxA A稱為線負(fù)荷：稱為線負(fù)荷：表示電樞圓周表面單位長(zhǎng)度上的安培導(dǎo)體數(shù)。2223OO直軸交軸xxS電樞的幾何中心線直軸N交軸3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:912 直流的負(fù)載磁場(chǎng)直流的負(fù)載磁場(chǎng)（1 1） 電刷在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)電刷在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)電樞幾何電樞幾何中心線中心線物理中物理中心線心線主磁場(chǎng)主磁場(chǎng)電樞電樞磁場(chǎng)磁場(chǎng)氣隙氣隙磁場(chǎng)磁場(chǎng)負(fù)載磁場(chǎng)負(fù)載磁場(chǎng)不計(jì)不計(jì)飽和飽和計(jì)飽和計(jì)飽和3.3 3.3 空載和

56、負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:922 直流的負(fù)載磁場(chǎng)直流的負(fù)載磁場(chǎng)（1 1） 電刷在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)電刷在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)主磁場(chǎng)主磁場(chǎng)電樞電樞磁場(chǎng)磁場(chǎng)氣隙氣隙磁場(chǎng)磁場(chǎng)交軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)： ，物理中心線偏離幾何中心線一個(gè)角度。對(duì)于發(fā)電機(jī)，偏移為順著電樞轉(zhuǎn)向；對(duì)于電動(dòng)機(jī)，則是逆電樞轉(zhuǎn)向。每個(gè)主極下一半去磁，另一半增磁；。3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:932 直流的負(fù)載磁場(chǎng)直流

57、的負(fù)載磁場(chǎng)（2 2） 電刷不在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)電刷不在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)直軸交軸bbbbb3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:942 直流的負(fù)載磁場(chǎng)直流的負(fù)載磁場(chǎng)（2 2） 電刷放在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)電刷放在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)交軸電樞磁場(chǎng)直軸電樞磁場(chǎng)電樞磁場(chǎng) 交軸電樞磁場(chǎng)aq()2FAb直軸電樞磁場(chǎng)adFAbbbbbb3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，Tel:186235565

58、20,Email:952 直流的負(fù)載磁場(chǎng)直流的負(fù)載磁場(chǎng)（2 2） 電刷不在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)電刷不在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)N NS S運(yùn)行狀態(tài)電刷順旋轉(zhuǎn)方向偏移電刷逆旋轉(zhuǎn)方向偏移發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)電樞反應(yīng)的作用：1. 交軸電樞反應(yīng)具有使主磁場(chǎng)畸變和去磁的作用。2. 直軸電樞反應(yīng)具有增磁或者去磁的作用發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)直軸交軸增磁效應(yīng)增磁效應(yīng)增磁效應(yīng)增磁效應(yīng)去磁效應(yīng)去磁效應(yīng)去磁效應(yīng)去磁效應(yīng)3.3 3.3 空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)2022-5-19沈啟平，TelEmail:96運(yùn)行狀態(tài)交軸電樞磁場(chǎng)直軸電樞磁場(chǎng)發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)畸變兼去磁

59、無(wú)電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)畸變兼去磁無(wú)運(yùn)行狀態(tài)交軸電樞磁場(chǎng)直軸電樞磁場(chǎng)電刷順向偏移電刷逆向偏移發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)畸變兼去磁去磁增磁電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)畸變兼去磁增磁去磁負(fù)載：電刷在幾何中心線上負(fù)載：電刷在幾何中心線上負(fù)載：電刷不在幾何中心線上負(fù)載：電刷不在幾何中心線上空載空載無(wú)交軸磁場(chǎng)，僅為直軸磁場(chǎng)（波形為平頂波）3.4 3.4 電樞的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩電樞的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩2022-5-19沈啟平，TelEmail:973.4 3.4 電樞的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩電樞的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩2022-5-19沈啟平，TelEmail:983.4 3.4 電樞

60、的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩電樞的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩2022-5-19沈啟平，TelEmail:991 直流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)直流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)aaNxxNxxaBvlvlBE11vlBexxaNNa2設(shè)電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)為設(shè)電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)為N，有，有2a條并聯(lián)支路條并聯(lián)支路導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)每條支路串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)每條支路串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)支路感應(yīng)電勢(shì)支路感應(yīng)電勢(shì)導(dǎo)體切割磁場(chǎng)速度導(dǎo)體切割磁場(chǎng)速度pnv2603.4 3.4 電樞的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩電樞的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩2022-5-19沈啟平，TelEmail:1001 直流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)直流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)l