直流電機(jī)的磁場(chǎng)電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)矩課件

電信與商務(wù)學(xué)院劉洪娥電機(jī)與拖動(dòng)電信與商務(wù)學(xué)院劉洪娥電機(jī)與拖動(dòng)11.4直流電機(jī)的磁場(chǎng)、電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)矩第1章直流電機(jī)的基本原理電機(jī)與拖動(dòng)1.4直流電機(jī)的磁場(chǎng)、電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)矩第1章直流電機(jī)的基23本節(jié)主要內(nèi)容直流電機(jī)的磁場(chǎng)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電樞繞組的轉(zhuǎn)矩3本節(jié)主要內(nèi)容直流電機(jī)的磁場(chǎng)3一.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)

空載運(yùn)行：就是直流電機(jī)不帶負(fù)載(即不輸出功率)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。

空載運(yùn)行時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流很小，直流發(fā)電機(jī)的電樞電流為零，即電樞繞組不產(chǎn)生磁場(chǎng)。1、空載磁場(chǎng)：是指主磁極單獨(dú)產(chǎn)生的磁場(chǎng),也稱為主磁。

2、空載磁化曲線：空載時(shí)，每極磁通Φ0與空載勵(lì)磁電流I0的關(guān)系。

1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)一.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)1.4.1直流電機(jī)的磁場(chǎng)41.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)

空載運(yùn)行：就是直流電機(jī)不帶負(fù)載(即不輸出功率)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。

空載磁場(chǎng)：是指主磁極單獨(dú)產(chǎn)生的磁場(chǎng),也稱為主磁場(chǎng)。

直流電機(jī)鐵心空載磁化曲線1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)直流電機(jī)空載磁場(chǎng)分布圖1.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)直流電機(jī)鐵心空載磁化曲線1.4.1直53、空載磁場(chǎng)氣隙磁密分布曲線：平頂波。4、幾何中線：相鄰兩磁極中間的中分線。5、物理中性線（面）：磁場(chǎng)為零的位置（線或面）。

空載氣隙磁密分布曲線

勵(lì)磁磁場(chǎng)（空載磁場(chǎng)）幾何中線NS物理中線1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)3、空載磁場(chǎng)氣隙磁密分布曲線：平頂波?？蛰d氣隙磁密分布曲線6一個(gè)元件產(chǎn)生的磁勢(shì)，在氣隙中的分布波形二、直流電機(jī)負(fù)載磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)1、直流電機(jī)的負(fù)載磁場(chǎng)（電樞磁場(chǎng)）

一個(gè)元件產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間的分布為矩形波或方波。矩波或方波內(nèi)含有大量的諧波磁場(chǎng)，嚴(yán)重的影響其它設(shè)備的工作；采用繞組分布形式可以降低或消除影響。直流電機(jī)的電樞磁動(dòng)勢(shì)在空間的分布是一個(gè)三角波。直流電機(jī)電樞磁勢(shì)的分布1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)一個(gè)元件產(chǎn)生的磁勢(shì)，在氣隙中的分布波形二、直流電機(jī)負(fù)載磁場(chǎng)及72、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)

電樞反應(yīng)：電樞磁勢(shì)對(duì)氣隙磁密分布的影響。直流電機(jī)為雙邊勵(lì)磁的電機(jī)。3、電樞反應(yīng)的分析直流電機(jī)電樞反應(yīng)的磁密分布NS物理中性線合成磁場(chǎng)（負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)）1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)2、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)電樞反應(yīng)的磁密分布NS物理合成84、電樞反應(yīng)的結(jié)果①使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變。②氣隙磁場(chǎng)的畸變使物理中性線偏離幾何中性線。③磁路飽和時(shí)，有去磁作用。

1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)4、電樞反應(yīng)的結(jié)果1.4.1直流電機(jī)的磁場(chǎng)9NS直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)，與電樞反應(yīng)合成磁場(chǎng)對(duì)比。幾何中線NS勵(lì)磁磁場(chǎng)（空載磁場(chǎng)）物理中性線電樞磁場(chǎng)合成磁場(chǎng)（負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)）物理中性線1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)NS直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)，與電樞反應(yīng)合成磁場(chǎng)對(duì)比。幾何NS10e→∑e→E1.4.2直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電樞旋轉(zhuǎn)n磁場(chǎng)ΦBlR1.一根導(dǎo)體產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)(1)氣隙磁密的平均值(2)電樞導(dǎo)體切割氣隙磁密的線速度V

(3)一根導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值2.電樞繞組總的導(dǎo)體數(shù)則一條并聯(lián)支路的串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)為Bap=ΦlV=n2R60=n2p60eap=BaplV=lΦ

ln2p60N=2SNy

N

2ae→∑e→E1.4.2直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電樞11Ea

=CeΦn單位：Wb單位：r/min(V)4.電動(dòng)勢(shì)常數(shù)Ce5.方向：由Φ和n共同決定。Ce=

pN60a1.4.2直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3.直流電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(一條并聯(lián)支路的電動(dòng)勢(shì))Ea=eapN2a=Φn=CeΦn

pN60aEa=CeΦn單位：Wb單位：r/min(V)126.性質(zhì)

發(fā)電機(jī)為電源電動(dòng)勢(shì)；電動(dòng)機(jī)為反電動(dòng)勢(shì)。7.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的物理意義表征機(jī)械大小的轉(zhuǎn)速n在磁場(chǎng)能力大小為Φ的轉(zhuǎn)化下，通過電機(jī)結(jié)構(gòu)大小為Ce的載體，轉(zhuǎn)換成電的大小為電動(dòng)勢(shì)Ea。1.4.2直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)6.性質(zhì)1.4.2直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)131.4.3直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩BlR電樞電流i磁場(chǎng)ΦF→T1.一根導(dǎo)體所受平均電磁力的大小為fap=Baplia

而ia=

Ia

2a則fap=Bapl

Ia

2a2.一根導(dǎo)體產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩Tap=fap

D

2=Bapl

Ia

2a

D

21.4.3直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩BlR電樞電流iF→T141.4.3直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩3.電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩T=NTap=NBapl

Ia

2a

D

2=

NΦ

llIa

2a

1

22p=ΦIa=CTΦIa

pN2aT=CTΦIa單位：Wb單位：A(N·m)4.轉(zhuǎn)矩常數(shù)CTCT=pN2a5.方向：由Φ和Ia

共同決定。1.4.3直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩3.電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩T=NT156.性質(zhì)發(fā)電機(jī)：T與n方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)：T與n方向相同，為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

決定電磁轉(zhuǎn)矩大小的因素是負(fù)載。Ia＞IN（電機(jī)的額定電流）時(shí)為過載；規(guī)定短時(shí)過載的最大電樞電流Iamax=(1.5～2)IN

。7.轉(zhuǎn)矩的物理意義表征大小的電流Ia，在磁場(chǎng)大小為Φ的轉(zhuǎn)化下，通過電機(jī)結(jié)構(gòu)大小為CT的載體，轉(zhuǎn)換成機(jī)械大小的為電磁轉(zhuǎn)矩T。8.CT與Ce的關(guān)系CT

=pN2aCe

=pN60aCTCe=602=9.55則CT

=

9.55Ce1.4.3直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩6.性質(zhì)發(fā)電機(jī)：T與n方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。16課堂總結(jié)與作業(yè)總結(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了直流電機(jī)的磁場(chǎng)、直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩三個(gè)方面的內(nèi)容，其中，電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的公式是必須牢記的，明白其中各量的意義，并了解推導(dǎo)過程作業(yè)：1-7課堂總結(jié)與作業(yè)總結(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了直流電機(jī)的磁場(chǎng)、直流電機(jī)17電信與商務(wù)學(xué)院劉洪娥電機(jī)與拖動(dòng)電信與商務(wù)學(xué)院劉洪娥電機(jī)與拖動(dòng)181.4直流電機(jī)的磁場(chǎng)、電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)矩第1章直流電機(jī)的基本原理電機(jī)與拖動(dòng)1.4直流電機(jī)的磁場(chǎng)、電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)矩第1章直流電機(jī)的基1920本節(jié)主要內(nèi)容直流電機(jī)的磁場(chǎng)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電樞繞組的轉(zhuǎn)矩3本節(jié)主要內(nèi)容直流電機(jī)的磁場(chǎng)20一.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)

空載運(yùn)行：就是直流電機(jī)不帶負(fù)載(即不輸出功率)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。

空載運(yùn)行時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流很小，直流發(fā)電機(jī)的電樞電流為零，即電樞繞組不產(chǎn)生磁場(chǎng)。1、空載磁場(chǎng)：是指主磁極單獨(dú)產(chǎn)生的磁場(chǎng),也稱為主磁。

2、空載磁化曲線：空載時(shí)，每極磁通Φ0與空載勵(lì)磁電流I0的關(guān)系。

1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)一.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)1.4.1直流電機(jī)的磁場(chǎng)211.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)

空載運(yùn)行：就是直流電機(jī)不帶負(fù)載(即不輸出功率)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。

空載磁場(chǎng)：是指主磁極單獨(dú)產(chǎn)生的磁場(chǎng),也稱為主磁場(chǎng)。

直流電機(jī)鐵心空載磁化曲線1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)直流電機(jī)空載磁場(chǎng)分布圖1.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)直流電機(jī)鐵心空載磁化曲線1.4.1直223、空載磁場(chǎng)氣隙磁密分布曲線：平頂波。4、幾何中線：相鄰兩磁極中間的中分線。5、物理中性線（面）：磁場(chǎng)為零的位置（線或面）。

空載氣隙磁密分布曲線

勵(lì)磁磁場(chǎng)（空載磁場(chǎng)）幾何中線NS物理中線1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)3、空載磁場(chǎng)氣隙磁密分布曲線：平頂波?？蛰d氣隙磁密分布曲線23一個(gè)元件產(chǎn)生的磁勢(shì)，在氣隙中的分布波形二、直流電機(jī)負(fù)載磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)1、直流電機(jī)的負(fù)載磁場(chǎng)（電樞磁場(chǎng)）

一個(gè)元件產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間的分布為矩形波或方波。矩波或方波內(nèi)含有大量的諧波磁場(chǎng)，嚴(yán)重的影響其它設(shè)備的工作；采用繞組分布形式可以降低或消除影響。直流電機(jī)的電樞磁動(dòng)勢(shì)在空間的分布是一個(gè)三角波。直流電機(jī)電樞磁勢(shì)的分布1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)一個(gè)元件產(chǎn)生的磁勢(shì)，在氣隙中的分布波形二、直流電機(jī)負(fù)載磁場(chǎng)及242、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)

電樞反應(yīng)：電樞磁勢(shì)對(duì)氣隙磁密分布的影響。直流電機(jī)為雙邊勵(lì)磁的電機(jī)。3、電樞反應(yīng)的分析直流電機(jī)電樞反應(yīng)的磁密分布NS物理中性線合成磁場(chǎng)（負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)）1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)2、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)電樞反應(yīng)的磁密分布NS物理合成254、電樞反應(yīng)的結(jié)果①使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變。②氣隙磁場(chǎng)的畸變使物理中性線偏離幾何中性線。③磁路飽和時(shí)，有去磁作用。

1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)4、電樞反應(yīng)的結(jié)果1.4.1直流電機(jī)的磁場(chǎng)26NS直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)，與電樞反應(yīng)合成磁場(chǎng)對(duì)比。幾何中線NS勵(lì)磁磁場(chǎng)（空載磁場(chǎng)）物理中性線電樞磁場(chǎng)合成磁場(chǎng)（負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)）物理中性線1.4.1

直流電機(jī)的磁場(chǎng)NS直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)，與電樞反應(yīng)合成磁場(chǎng)對(duì)比。幾何NS27e→∑e→E1.4.2直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電樞旋轉(zhuǎn)n磁場(chǎng)ΦBlR1.一根導(dǎo)體產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)(1)氣隙磁密的平均值(2)電樞導(dǎo)體切割氣隙磁密的線速度V

(3)一根導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值2.電樞繞組總的導(dǎo)體數(shù)則一條并聯(lián)支路的串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)為Bap=ΦlV=n2R60=n2p60eap=BaplV=lΦ

ln2p60N=2SNy

N

2ae→∑e→E1.4.2直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電樞28Ea

=CeΦn單位：Wb單位：r/min(V)4.電動(dòng)勢(shì)常數(shù)Ce5.方向：由Φ和n共同決定。Ce=

pN60a1.4.2直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3.直流電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(一條并聯(lián)支路的電動(dòng)勢(shì))Ea=eapN2a=Φn=CeΦn

pN60aEa=CeΦn單位：Wb單位：r/min(V)296.性質(zhì)

發(fā)電機(jī)為電源電動(dòng)勢(shì)；電動(dòng)機(jī)為反電動(dòng)勢(shì)。7.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的物理意義表征機(jī)械大小的轉(zhuǎn)速n在磁場(chǎng)能力大小為Φ的轉(zhuǎn)化下，通過電機(jī)結(jié)構(gòu)大小為Ce的載體，轉(zhuǎn)換成電的大小為電動(dòng)勢(shì)Ea。1.4.2直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)6.性質(zhì)1.4.2直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)301.4.3直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩BlR電樞電流i磁場(chǎng)ΦF→T1.一根導(dǎo)體所受平均電磁力的大小為fap=Baplia

而ia=

Ia

2a則fap=Bapl

Ia

2a2.一根導(dǎo)體產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩Tap=fap

D

2=Bapl

Ia

2a

D

21.4.3直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩BlR電樞電流iF→T311.4.3直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩3.電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩T=NTap=NBapl

Ia

2a

D

2=

NΦ

llIa

2a

1

22p=ΦIa=C