电机学精品课件第二章直流电机ppt.ppt

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1、概述概述直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组直流电机的磁场直流电机的磁场直流电动机的基本特性直流电动机的基本特性第二章第二章直流电机直流电机2.7 2.7 直流电机的换向直流电机的换向2.1概述概述2.2直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组2.3直流电机的磁场直流电机的磁场2.5直流电动机的基本特性直流电动机的基本特性2.6直流电力传动直流电力传动一、概述一、概述直流电机发电机：得到直流直流电机发电机：得到直流电源。电源。直流电动机：具有直流电动机：具有良好的调良好的调速性能速性能，在许多调速性能要，在许多调速性能要求较高的场合得到广泛使用。求较高的场合得到广泛使用。2.12.1概述概述2.1

2、.1工作原理工作原理经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 二、直流电机的用途直流电机的用途电源电源励磁机励磁机测速测速伺服伺服图图2.1用途用途(见图见图2.1).作作电源电源用用-直流发电机直流发电机.作作伺服伺服用用-自流电动机自流电动机.信号信号的传递的传递=作为测量元件作为测量元件-直流测速发电机直流测速发电机=作为执行元件作为执行元件-直流伺服电动机直流伺服电动机.做做励磁机励磁机用用一般小于一般小于1010万万kWkW即即100MW100MW的单机同步发电的单机同步发电机要用直流发电机作为

3、励磁机。机要用直流发电机作为励磁机。直流电机是电机的主要类型之一。直流电机直流电机是电机的主要类型之一。直流电机自身有着显著的自身有着显著的优点优点，但与交流电机相比自身又，但与交流电机相比自身又有着有着缺点缺点。近年来，与电力电子装置结合而具有。近年来，与电力电子装置结合而具有直流电机性能的电机不断涌现，使直流电机有被直流电机性能的电机不断涌现，使直流电机有被取代的趋势。尽管如此，直流电机仍有一定的理取代的趋势。尽管如此，直流电机仍有一定的理论意义和实用价值论意义和实用价值!三三.直流电机的特点直流电机的特点经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔

4、偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用直流电动机以其良好的直流电动机以其良好的起动性起动性和和调速性能调速性能著称著称。(调速范围宽广，调速特性平过载能力较强调速范围宽广，调速特性平过载能力较强;热动和制热动和制动转矩较大动转矩较大)直流发电机直流发电机供电质量供电质量较好，常常作为励磁电源较好，常常作为励磁电源(电电势波形较好，对电磁干扰的影响小势波形较好，对电磁干扰的影响小)。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用结构较复杂结构较复杂直流电机直流电机成本较高成本较高使它的应用受到使它的应用受

5、到限制限制可靠性较差可靠性较差存在换向器，其制造复杂，价格较高。存在换向器，其制造复杂，价格较高。(1)(1)直流电机的环形物理模型图解释直流电机的环形物理模型图解释 直流电机的物理模型图见图直流电机的物理模型图见图2.22.2、2.32.3 。图中表示一台最简单的两极直流电机模型。图中表示一台最简单的两极直流电机模型。固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有铁心和绕在环形铁心上还有电刷。转动部分有铁心和绕在环形铁心上的。定子与转子之间有一的。定子与转子之间有一气隙气隙。四、直流电机的工作原理四、直流电机的工作原理图图2.2直流电机的

6、直流电机的物理模型图物理模型图图图2.3直流直流(发）电机的发）电机的物理模型图物理模型图(2)直流发电机的工作原理直流发电机的工作原理（图图2.4）机械能机械能直流电能的电气设备。直流电能的电气设备。如何转换？分以下步骤说明：如何转换？分以下步骤说明：设原动机拖动设原动机拖动转子以每分转转子以每分转n转转动转转动；电机内部的电机内部的固定部分要有磁场固定部分要有磁场。导体将感应电势导体将感应电势，其大小与磁通密度，其大小与磁通密度B、导体的有效长度导体的有效长度l和导体切割磁场速度和导体切割磁场速度v三三者的乘积成正比，其方向用右手定则判断。者的乘积成正比，其方向用右手定则判断。经营者提供商

7、品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用电势正方向：电势正方向：abcdabcdB+,A-B+,A-（1 1）、换流过程）、换流过程abcdABdcabAB电势正方向：电势正方向：dcbadcbaB+,A-B+,A-图图2.4直流发电机的原理直流发电机的原理注意：某一根转子导体的电势性质是交流电，而注意：某一根转子导体的电势性质是交流电，而经电刷输出的电动势是直流电。经电刷输出的电动势是直流电。电势性质电势性质:1.N及及S极下的导体电势方向改变极下的导体电势方向改变2.电刷与磁极相对静止，固定与电刷与磁极相对静止，

8、固定与N极或极或S极下的极下的导体相连导体相连,电刷两端电势不变，为直流电电刷两端电势不变，为直流电.由于由于电刷与换向器的配合作用电刷与换向器的配合作用，交流电势变成交流电势变成了直流电势，这种电机为换向器式直流电机。了直流电势，这种电机为换向器式直流电机。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用（1 1）、换流过程）、换流过程abcd电流正方向：电流正方向：dcbadcba转矩方向：顺时针转矩方向：顺时针电势方向：电势方向：abcdabcd电流正方向：电流正方向：dcbadcba转矩方向：转矩方向：电

9、势方向：电势方向：电流正方向：电流正方向：abcdabcd转矩方向：顺时针转矩方向：顺时针电势方向：电势方向：dcbadcbadcababcdS(3)(3)直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理图图2.5直流电动机工作原理直流电动机工作原理经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用直流电动机工作原理：直流电动机工作原理：1.电源经电刷接通电枢绕组，电枢导体有电源经电刷接通电枢绕组，电枢导体有电流电流流流过。过。2.电机内部有电机内部有磁场磁场。3.载流转子（即电枢）导体受载流转子（即电枢）导体受电磁力电磁

10、力f的作用的作用f=Blia（左手定则）（左手定则）4.所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转转/分分)旋转，拖动机械负载。旋转，拖动机械负载。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用五五.直流电机小结直流电机小结1.所有直流电机的电枢绕组总是自成闭路。所有直流电机的电枢绕组总是自成闭路。2.电枢绕组的支路数（电枢绕组的支路数（2a）永远是成对出现，）永远是成对出现，这是由于磁极数这是由于磁极数(2p)是一个偶数是一个偶数.注：注：a支路对数支路对数p极对数

11、极对数3直流发电机为了得到最大的直流电势，电直流发电机为了得到最大的直流电势，电刷总是与位于几何中线上的导体相接触。刷总是与位于几何中线上的导体相接触。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.1.2直流电机的直流电机的主要结构部件主要结构部件 一、基本结构一、基本结构经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用直流电机直流电机定子定子转子转子机机座座换换向向极极主主磁磁极极电电刷刷装装置置电电枢枢铁铁心心轴轴承承换换

12、向向器器风风扇扇转转轴轴电电枢枢绕绕组组经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用NSNS极掌极掌极掌极掌极心极心极心极心励磁绕组励磁绕组励磁绕组励磁绕组机座机座机座机座转子转子转子转子直流电动机的磁极和磁路直流电动机的磁极和磁路直流电动机的磁极和磁路直流电动机的磁极和磁路直流电机由定直流电机由定子子(磁极磁极)、转子、转子(电枢电枢)和机座等和机座等部分构成。部分构成。图图2.6国产直流电机的结构国产直流电机的结构二、定子二、定子1.1.主磁极主磁极 （图图2.72.7）主磁极：主磁极：建立主磁场建立主磁

13、场。主磁极铁心主磁极铁心采用采用1 11.5mm1.5mm的低碳钢板冲压的低碳钢板冲压一定一定形状形状叠装叠装固定而成。固定而成。主磁极上装有主磁极上装有励磁绕组励磁绕组。主磁极的个数一定是偶数，相邻主磁极的极性主磁极的个数一定是偶数，相邻主磁极的极性按按 N N，S S 极交替出现。极交替出现。图2.7 主磁极图2.8换向极2.2.机座机座:一是作为主磁极的一部分，二是作为电机的结一是作为主磁极的一部分，二是作为电机的结构框架。构框架。一般用厚钢板弯成筒形以后焊成，或者用铸钢一般用厚钢板弯成筒形以后焊成，或者用铸钢件（小型机座用铸铁件）制成。件（小型机座用铸铁件）制成。两端装有端盖。两端装有

14、端盖。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.换向极换向极:（图图2.8）作用：改善直流电机的换向情况，使电机作用：改善直流电机的换向情况，使电机运行时不产生有害的火花。运行时不产生有害的火花。结构：由换向极铁心和绕组构成，用螺杆结构：由换向极铁心和绕组构成，用螺杆固定在机座上。固定在机座上。个数一般与主磁极的极数相等。个数一般与主磁极的极数相等。小功率直流电机中，可不装换向极的。小功率直流电机中，可不装换向极的。换向极绕组在使用中是和电枢绕组相串联换向极绕组在使用中是和电枢绕组相串联的，要流过较大的

15、电流，与主磁极的串励绕组的，要流过较大的电流，与主磁极的串励绕组一样，导线有较大的截面。一样，导线有较大的截面。5.5.电刷装置电刷装置:由电刷，刷握，刷杆和连线等组成。由电刷，刷握，刷杆和连线等组成。是石墨或金属石墨组成的导电块，放在刷是石墨或金属石墨组成的导电块，放在刷握内用弹簧以一定的压力按放在换向器的表面，握内用弹簧以一定的压力按放在换向器的表面，旋转时与换向器表面形成滑动接触。刷握用螺旋转时与换向器表面形成滑动接触。刷握用螺钉夹紧在刷杆上。钉夹紧在刷杆上。图图2.9三、转子三、转子1.1.电枢铁心电枢铁心 （图图2.102.10）既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部既是主磁路的组

16、成部分，又是电枢绕组支撑部分。分。为减少电枢铁心内的涡流损耗，铁心一般用厚为减少电枢铁心内的涡流损耗，铁心一般用厚0.5mm0.5mm且冲有齿、槽的型号为且冲有齿、槽的型号为DR530DR530或或DR510DR510的硅钢的硅钢片叠压夹紧而成片叠压夹紧而成，图图2.102.10 电枢铁心电枢铁心图图2.11 2.11 电枢绕组电枢绕组图图2.122.12 换向器换向器2.2.电枢绕组电枢绕组:（图（图2.112.11）是直流电机的电路部分，是是直流电机的电路部分，是产生感生电动产生感生电动势势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。3.换向器换向器:（图图2.

17、122.12）在在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流直流发电机中，换向器起整流作用，在直流电动机中，换向器起逆变作用，电动机中，换向器起逆变作用，经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.1.3 2.1.3 直流电机的额定值直流电机的额定值额定容量额定容量PN：输出功率输出功率额定电压额定电压UN：额定状态下出线端电压：额定状态下出线端电压额定电流额定电流IN：额定状态下出线端电流：额定状态下出线端电流额定转速额定转速nN：额定状态下的电机转速额定状态下的电机转速直流发电机：直流发电机：PNUNIN

18、直流电动机：直流电动机：PNUNIN 额定励磁电流额定励磁电流 I IfNfN:电机在额定状态时的励电机在额定状态时的励磁电流值。磁电流值。额定效率额定效率额定转矩额定转矩T TN N2.2 2.2 直流电机的电枢直流电机的电枢绕组绕组2.2.1 2.2.1 基本特点基本特点电枢绕组电枢绕组:直流电机的电磁感应的关键部件之一直流电机的电磁感应的关键部件之一,是直流电机的电路部分，亦是实现机电能量转换是直流电机的电路部分，亦是实现机电能量转换的枢纽。的枢纽。对电枢绕组的要求：对电枢绕组的要求：在通过规定的电流和产生在通过规定的电流和产生足够的电势和电磁转矩足够的电势和电磁转矩前提下，所消耗的有效

19、材料最省，前提下，所消耗的有效材料最省，强度高（机械、强度高（机械、电气、热），电气、热），运转可靠，结构简单等。运转可靠，结构简单等。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用一一.分类：分类：分类为分类为环形和鼓形环形和鼓形(图图2.132.13)；环形绕组只曾在原始电机用过；环形绕组只曾在原始电机用过；现代直流电机现代直流电机均用鼓形绕组，它又分为叠绕组、波绕组和蛙形绕均用鼓形绕组，它又分为叠绕组、波绕组和蛙形绕组组。鼓形绕组比环形绕组制造容易，又节省导线，鼓形绕组比环形绕组制造容易，又节省导线，运行

20、较可靠，经济性好，故现在均用鼓形绕组。运行较可靠，经济性好，故现在均用鼓形绕组。叠式绕组叠式绕组(单叠复叠单叠复叠)-)-见见图图2.142.14鼓形绕组鼓形绕组 波式绕组波式绕组(单波、复波单波、复波)-)-见下页见下页图图2.152.15 蛙蛙型型绕绕组组(又又叫叫混混合合绕绕组组)图图2.13 2.13 鼓形绕组环形鼓形绕组环形绕组示意图绕组示意图 图图2.14 2.14 叠绕组叠绕组示意图示意图图图2.152.15波绕组波绕组示意图示意图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用y=yy=y1 1-

21、y-y2 2二、有关电枢绕组二、有关电枢绕组名词、术语名词、术语元件：元件：第一节距第一节距y1极距：极距：铁心表面，铁心表面，一个极所占的距离一个极所占的距离第二节距第二节距y2合成节距合成节距y：换向器节距换向器节距yk：极轴线：极轴线：磁极中心线磁极中心线几何中心线：几何中心线：磁极之间的平分线磁极之间的平分线图图2.16虚槽虚槽槽内每层有槽内每层有u u个元件边，把每个实际的槽看作包个元件边，把每个实际的槽看作包含含u u个虚槽。实际槽数个虚槽。实际槽数z,z,虚槽数虚槽数zi,zi,则则z zi i=z*u=z*u有效边有效边：有效边是指线圈的有效边是指线圈的直线直线部分。部分。端部

22、：线圈非接触电枢铁心的那个部分。端部：线圈非接触电枢铁心的那个部分。上、下层上、下层：图图2.172.17图图2.17 2.17 绕组实物图绕组实物图元件数元件数S S与换向片数与换向片数K K：S=K=zS=K=zi i第一节距第一节距y y1 1:元件的两条有效边在电枢表面上所跨的元件的两条有效边在电枢表面上所跨的距离，用距离，用y1表示。第一节矩的大小通常用表示。第一节矩的大小通常用所跨的虚槽所跨的虚槽数来计算数来计算。第二节距第二节距y y2 2：相串连的两个元件第一个元件的下层相串连的两个元件第一个元件的下层边与第二个元件的上层边在电枢表面上所跨的距离。边与第二个元件的上层边在电枢表

23、面上所跨的距离。用用y2表示，用虚槽数计算。表示，用虚槽数计算。合成节距合成节距y y：相串连的两个元件的对应边在电枢表面相串连的两个元件的对应边在电枢表面所跨的距离，称为合成节矩。所跨的距离，称为合成节矩。换向节距换向节距ykyk:第一个元件的两端所接的两片换向片在第一个元件的两端所接的两片换向片在换向器表面上所跨的距离。换向器表面上所跨的距离。数值上数值上y=yy=yk k绕组的联接绕组的联接：单叠绕组：单叠绕组：相邻联接的两个元件互相交错地重叠。相邻联接的两个元件互相交错地重叠。多相邻元件依次串联，同时每个元件的引线端依次多相邻元件依次串联，同时每个元件的引线端依次焊接到相邻的换向片上最

24、后形成闭合回路。焊接到相邻的换向片上最后形成闭合回路。(图图2.142.14图图2.19)2.19)单波绕组：单波绕组：相邻联接的两个元件呈波浪形。相邻联接的两个元件呈波浪形。(图图2.15)2.15)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用y1y2yy=-1图图2.19单叠绕组单叠绕组(左行左行)各各种种形形式式直直流流电电机机绕绕组组的的区区别别主主要要表表现现在在合合成成节节矩矩上，其公式为：上，其公式为：叠绕组：叠绕组：y=yy=y1 1-y-y2 2 单叠右行：单叠右行：y=+1y=+1 单叠左

25、行：单叠左行：y=-1y=-1因单叠左行绕组端接部分交叉，故很少采用。因单叠左行绕组端接部分交叉，故很少采用。波绕组：波绕组：y=y1y2经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.2.22.2.2单叠绕组单叠绕组1、数据计算：数据计算：yyk1计算数据计算数据y和和y1画绕组展开图画绕组展开图安放电刷和磁极安放电刷和磁极一台一台4极极16槽直流电机，换向片数槽直流电机，换向片数K=16；电枢绕组的元件数电枢绕组的元件数S=16；(z=zi=s=k)试画试画出整距右行单叠绕组展开图。出整距右行单叠绕组展开

26、图。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1单叠绕组展开图单叠绕组展开图123456789101112131416152345678910111213141615NSNS+图图2.21经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用展开图（展开图（2）1123456789101112131416152345678910111213141615NSNS+图图2.22经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加

27、赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用绕组放置绕组放置l元件元件1 1：上元件边在上元件边在1 1槽，槽，下元件边放在相距下元件边放在相距y y1 1=4=4即即5 5槽下层。槽下层。l元件元件2 2：上元件边在上元件边在2 2槽，槽，下元件边放在相距下元件边放在相距y y1 1=4=4即即6 6槽下层。槽下层。以此类推以此类推经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用某一瞬间某一瞬间电刷、磁极放置电刷、磁极放置l电刷的放置原则电刷的放置原则:为了在正负电刷间获得最大直流电势

28、以及产为了在正负电刷间获得最大直流电势以及产生最大的电磁转矩生最大的电磁转矩,电刷放在被电刷短路电刷放在被电刷短路的元件电势为零的位置。的元件电势为零的位置。磁极：磁极：磁极宽度约磁极宽度约0.7,0.7,均匀分布，均匀分布，N N、S S极交替极交替安排。安排。电刷：电刷：联接内、外电路。联接内、外电路。电势为零的元件：电势为零的元件：在一个主极下的元件边电势具有相在一个主极下的元件边电势具有相同的方向。同的方向。在磁极的几何中心线上电势为零。在磁极的几何中心线上电势为零。几何中性线几何中性线电枢上的几何中性线：相邻两主极间的中心电枢上的几何中性线：相邻两主极间的中心线，空载时电枢表面主极磁

29、场径向磁通密度为线，空载时电枢表面主极磁场径向磁通密度为0处。处。几何中性线上元件边感应电动势为几何中性线上元件边感应电动势为0。换向器上的几何中性线：换向器上的几何中性线：与主极轴线重合。与主极轴线重合。元件电动势为元件电动势为0的元件所接两换向片的中心线的元件所接两换向片的中心线称为换向器上的几何中性线。称为换向器上的几何中性线。电刷放在换向器上的几何中性线。电刷放在换向器上的几何中性线。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用元件连接顺序图元件连接顺序图绕电枢一周，绕电枢一周，所有元件互相串联构成一

30、闭合回路。所有元件互相串联构成一闭合回路。单叠绕组的支路数恒等于电机的极数，这里为单叠绕组的支路数恒等于电机的极数，这里为4 4极极，即有，即有4 4个支路。个支路。电路图电路图图图2.23电路图电路图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.32.3 直流电机的磁场直流电机的磁场l直流电机磁场由直流电机磁场由永久磁铁永久磁铁或或励磁绕组通励磁绕组通以直流电励磁以直流电励磁产生。励磁绕组和电枢绕组产生。励磁绕组和电枢绕组不同的联接，决定了不同的励磁方式。不同的联接，决定了不同的励磁方式。l不同的励磁方式

31、，不同的励磁方式，电机的性能将不同。电机的性能将不同。一、励磁方式一、励磁方式2.3.1直流电机的按励磁方式分类直流电机的按励磁方式分类励磁方式：励磁方式：直直流流电电机机产产生生磁磁场场的的励励磁磁绕绕组组的的接接线线方方式式称称为为励励磁磁方方式式。实实质质上上就就是是励励磁磁绕绕组组和和电电枢枢绕绕组组如如何何联接，就决定了它是什么样的励磁方式。联接，就决定了它是什么样的励磁方式。二、励磁方式分类二、励磁方式分类他励他励式式并励式并励式自励自励式式串励式串励式复励式复励式经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接

32、受服务的费用(1)(1)、他励、他励：直流电机的励：直流电机的励磁电流由其它直流电源单独磁电流由其它直流电源单独供给。如图所示。供给。如图所示。他励直流发电机的电枢他励直流发电机的电枢电流和负载电流相同，即：电流和负载电流相同，即：图图2.24 2.24 他励接线图他励接线图+-+-电动机电动机发电机发电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2 2、并励、并励：发电机的励磁绕组与电枢绕组并联。：发电机的励磁绕组与电枢绕组并联。图图2.25 2.25 并励励磁方式接线图并励励磁方式接线图并励式并励式直流

33、发电机：直流发电机：I Ia a I II If f直流电动机：直流电动机：I Ia a I II If f+-电动机电动机发电机发电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3 3、串励、串励：励磁绕组与电枢绕组串联。：励磁绕组与电枢绕组串联。图图2.26 2.26 串串励励磁方式接线图励励磁方式接线图+-经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用4 4、复励、复励：并励和串励两种励磁方式的结合。电机：并励和串励两种

34、励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。电枢绕组并联。图图2.26 2.26 复复励励磁方式接线图励励磁方式接线图一、空载时负载电流为零，一、空载时负载电流为零，电机内部的磁场（电机内部的磁场（气隙气隙磁场）磁场）由励磁绕组通过电流产生的由励磁绕组通过电流产生的磁势决定。磁势决定。图图2.272.27气隙磁密分布曲线气隙磁密分布曲线2.3.2直流电机的空载磁场直流电机的空载磁场空载磁通密度沿转子外圆空载磁通密度沿转子外圆周长方向的变化情况即周长方向的变化情况即空空载磁密的分布波形呈平顶载磁密的分布波形呈平顶波波.经营

35、者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用空载时磁密分布波形空载时磁密分布波形呈平呈平顶波顶波的原因是：在主极直轴附的原因是：在主极直轴附近的气隙较小，并且气隙均匀，近的气隙较小，并且气隙均匀，磁阻小，即此位置的主磁场较磁阻小，即此位置的主磁场较强，在此位置以外，气隙逐渐强，在此位置以外，气隙逐渐增大，主磁场也逐渐减弱，到增大，主磁场也逐渐减弱，到两极之间的几何中线处时，磁两极之间的几何中线处时，磁密等于密等于0。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费

36、者购买商品的价款或接受服务的费用二、空载时磁场分布二、空载时磁场分布磁路：磁路：气隙气隙1出发经出发经电枢齿电枢齿1电枢轭电电枢轭电枢齿枢齿2气隙气隙2主磁主磁极极2定子轭主磁极定子轭主磁极1，最后又回到，最后又回到气隙气隙1图图2.28 2.28 直流电机空载时的磁场分布直流电机空载时的磁场分布经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用磁通、磁路磁通、磁路主磁通、主磁路：由主磁通、主磁路：由N N极出极出发，发，经气隙进入电枢齿部，经气隙进入电枢齿部，经电枢铁心的磁轭到另外的经电枢铁心的磁轭到另外的电枢齿

37、，通过气隙进入电枢齿，通过气隙进入S S极，极，再经定子轭回到原来再经定子轭回到原来N N极。极。主磁通交链励磁主磁通交链励磁绕组和电枢绕组，绕组和电枢绕组，在电枢绕组中感在电枢绕组中感应电势，产生电应电势，产生电磁转矩。磁转矩。漏磁通、漏磁路：不进入漏磁通、漏磁路：不进入电枢铁心，直接经过相邻电枢铁心，直接经过相邻的磁极或定子轭。的磁极或定子轭。影响饱和影响饱和程度程度经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图图2.29经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔

38、偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通l主磁通主磁通0和漏磁通和漏磁通由同一磁动势建立；由同一磁动势建立；l0所走的路径气隙小，磁阻小；所走的路径气隙小，磁阻小；l漏磁通所走的路径气隙大，磁阻大；漏磁通所走的路径气隙大，磁阻大；l漏磁系数漏磁系数:2.3.3 2.3.3 直流电机的电枢磁动势和磁场直流电机的电枢磁动势和磁场直流电机直流电机负载负载后，后，电枢绕组有电流通过，产生电电枢绕组有电流通过，产生电枢磁场，电枢磁场对主磁场的影响称电枢反应枢磁场，电枢磁场对主磁场的影响称电枢反应。气隙磁场由主磁场和电枢磁场共同决定气隙磁场由主磁场和电枢磁场共同决定。电枢

39、磁动势使气隙磁场发生畸变。电枢磁动势使气隙磁场发生畸变。电刷是电枢表面上电流分布的分界线电刷是电枢表面上电流分布的分界线。电枢磁势的轴线总是与电刷轴线相重合。电枢磁势的轴线总是与电刷轴线相重合。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用电刷放在换向器几何中性线上时电刷放在换向器几何中性线上时，电枢磁动，电枢磁动势轴线也在换向器几何中性线上，电枢磁动势轴线也在换向器几何中性线上，电枢磁动势轴线恰好与主极轴线正交（空间上相差势轴线恰好与主极轴线正交（空间上相差900电角度），这种电枢磁动势称为电角度），这种电枢

40、磁动势称为交轴电枢交轴电枢磁势磁势。1.交轴磁势交轴磁势经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用与主极轴线正交的轴线通常称为交轴与主极轴线正交的轴线通常称为交轴与主极轴线重合的轴线称为直轴；与主极轴线重合的轴线称为直轴；图图2.30 电枢电枢上半周电流流出，下半周流入，电枢磁动势上半周电流流出，下半周流入，电枢磁动势建立的磁场如虚线所示。建立的磁场如虚线所示。与主极轴线正交的轴线通常称为交轴与主极轴线正交的轴线通常称为交轴，与主极轴，与主极轴线重合的轴线称为直轴；线重合的轴线称为直轴；当电刷位于几何中性线

41、上时，当电刷位于几何中性线上时，电枢磁动势时交轴电枢磁动势。电枢磁动势时交轴电枢磁动势。电枢电枢磁动势磁动势沿空间分布呈沿空间分布呈三角形三角形，在电刷处达，在电刷处达到最大到最大磁通密度曲线为马鞍形磁通密度曲线为马鞍形.2 2 直轴电枢磁势直轴电枢磁势F Fadad当当电刷不在几何中线电刷不在几何中线时，时，移过一个小角度移过一个小角度，除，除 交轴电枢磁交轴电枢磁动势动势外，还会产生外，还会产生直轴电枢磁动势直轴电枢磁动势。图图2.322.3.4 2.3.4 交轴交轴电枢反应和电枢反应和直轴直轴电枢反应电枢反应一、直轴电枢反应一、直轴电枢反应直流发电机直流发电机电刷顺转向偏移一个小角度电刷

42、顺转向偏移一个小角度时，直轴电枢时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是去磁的。反应对主极磁场的作用将是去磁的。电刷逆转向偏移一个小角度时，直轴电枢电刷逆转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是增磁的。反应对主极磁场的作用将是增磁的。直流电动机：直流电动机：直流电动机的电枢反应情况与直直流电动机的电枢反应情况与直流发电机恰好相反。流发电机恰好相反。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图图2.33电刷偏离几何中性线时电枢反应电刷偏离几何中性线时电枢反应电刷从几何中性线偏电刷从几何中性线偏移移角

43、，电枢磁动势角，电枢磁动势轴线也随之移动轴线也随之移动角，如图角，如图(a)(b)所示。所示。这时电枢磁动势可以这时电枢磁动势可以分解为两个垂直分量：分解为两个垂直分量：交轴电枢磁动势交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势。如图。如图(a)(b)所示。所示。二、交轴电枢反应二、交轴电枢反应无论直流电机的电刷是否与几何中线处的导体无论直流电机的电刷是否与几何中线处的导体相接触，相接触，交轴磁势交轴磁势F Faqaq 及其电枢反应均存在。及其电枢反应均存在。空载时磁密分布波空载时磁密分布波 Bo Bo（x)x)波和负载时电枢磁波和负载时电枢磁密分波密分波 Ba Ba（x)x)波合成得到波合

44、成得到气隙合成磁密波气隙合成磁密波 BB（x)x)。即：即：bo bo（x)+bax)+ba（x)x)bb（x)x)平顶波形马鞍波形斜坡波形平顶波形马鞍波形斜坡波形（不计饱和时此式成立）（不计饱和时此式成立）经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用交轴电枢反应交轴电枢反应NS主极产生磁场的磁密波形主极产生磁场的磁密波形电枢绕组产生磁场的磁密波形电枢绕组产生磁场的磁密波形合成磁场的磁密波形合成磁场的磁密波形图图2.34三、直流电机电枢反应小结三、直流电机电枢反应小结（1 1）交轴电枢反应）交轴电枢反应使主磁

45、场的波形畸变使主磁场的波形畸变 直流发电机直流发电机 直流电动机直流电动机前极端前极端 去磁去磁 增磁增磁后极端后极端 增磁增磁 去磁去磁具有一定的饱和去磁作用具有一定的饱和去磁作用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用（2 2）直直轴轴电电枢枢反反应应（仅仅在在电电刷刷偏偏移移理理论论位位置置时时存在）存在）电刷偏移方向电刷偏移方向 直流发电机直流发电机 直流电动机直流电动机顺转向偏顺转向偏 去磁去磁 增磁增磁逆转各偏逆转各偏 增磁增磁 去磁去磁经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求

46、增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.3.5 2.3.5 电枢绕组的感应电动势和电磁转矩电枢绕组的感应电动势和电磁转矩一、直流电势表达式一、直流电势表达式(四大基本公式之一）四大基本公式之一）一根导体：一根导体：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用支路电势：支路电势：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用：每极磁通：每极磁通Ce：电势常数：电势常数N：总导体数：总导体数经

47、营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用二、电磁转矩二、电磁转矩 Tem(Tem(四大基本公式之一）四大基本公式之一）一根导体的平均电磁力：一根导体的平均电磁力：作用在电枢上的总电磁力：作用在电枢上的总电磁力：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用电磁转矩：电磁转矩：CT:转矩常数转矩常数经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用

48、一台制造好的电机，一台制造好的电机，它的电磁转矩正比于每它的电磁转矩正比于每极磁通和电枢电流，极磁通和电枢电流，与磁密分布无关。与磁密分布无关。电势常数电势常数Ce和转矩常数和转矩常数CT决定于结构常数。它决定于结构常数。它们的关系为：们的关系为：一、直流电机的一、直流电机的可逆性可逆性：（图：（图2.35)2.35)1 1）直流发电机）直流发电机 （原动机以（原动机以T1T1拖动电枢以拖动电枢以n n旋转）旋转）E Ea a和和I Ia a同方向；同方向；E Ea a U UT Temem与与n n反方向，反方向，T Temem是制动作用的转矩是制动作用的转矩。（2）直流电动机）直流电动机

49、E Ea a和和I Ia a反方向；（故反方向；（故电动电动机的机的电势电势又叫反又叫反电势电势）E Ea a U E Ea a图图2.372.37二、二、电动势平衡电动势平衡 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用三、功率平衡三、功率平衡（四大基本关系式之一）（四大基本关系式之一）1.1.电磁功率电磁功率P Pem em 定义：电磁功率是能量转换【电能定义：电磁功率是能量转换【电能机械能机械能】过程中的转换功率。】过程中的转换功率。P PememEaIa=T Temem EaIa=(PN/60a)*n

50、Ia=nIa=(PN/2 a)Ia*(Ia*(2 n/60)n/60)=T Temem 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用电动机从电源输入的电功率为：电动机从电源输入的电功率为：2.功率平衡功率平衡经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 直流电动机的功率平衡式：直流电动机的功率平衡式：效率：效率：3.效率效率经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购