直流电机讲义（精品）.ppt

电枢磁动势的空间分布（电刷位于几何中心线时）： 交轴电枢反应： 直轴电枢磁动势和直轴电枢反应： 发电机：电刷顺电枢旋转方向移动，电枢反应为去磁； 电刷逆电枢旋转方向移动，电枢反应为增磁。 电动机：与发电机的情况相反。 直流电机中，主磁通是主要的，它能在电枢绕组中感应电动势或产生电磁转矩，而漏磁通没有这个作用，它只是增加主磁极磁路的饱和程度。在数量上，漏磁通比主磁通小得多，大约是主磁通的20%。 磁力线由N极出来，经气隙、电枢齿部、电枢铁心的铁轭、电枢齿部、气隙进入S极，再 经定子铁轭回到N极。 主磁通 主磁路 磁力线不进入电枢铁心，直 接经过气隙、相邻磁极或定 子铁轭形成闭合回路。 漏磁通 漏磁路 由图可知，电刷在几何中性线时的电枢反应的特点： 1) 使气隙磁场发生畸变 空载时电机的物理中性线与几何中性线重合。负载后由于电枢反应的影响，每一个磁极下，一半磁场被增强，一半被削弱，物理中性线偏离几何中性线，磁通密度的曲线与空载时不同。 2) 呈去磁作用 磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，因此每极量的磁通量与空载时相同。电机正常运行于磁化曲线的膝部，主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁心磁阻增大，增加的磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少。即电刷在几何中性线时的电枢反应为交轴去磁性质。 1、电枢绕组的感应电动势 3.4 感应电动势和电磁转矩的计算 产生:电枢旋转时,主磁场在电枢绕组中感应的电动势简称 为电枢电动势。 大小: 性质: 发电机——电源电势(与电枢电流同方向)； 电动机——反电势(与电枢电流反方向)。 ——为电机的电动势常数（结构常数） 其中 可见，直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通及转速有关。 2、电枢的电磁转矩 产生:电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受电磁力的 作用,该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。 大小: 性质: 发电机——制动(与转速方向相反)； 电动机——驱动(与转速方向相同)。 可见，制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电流成正比。 ——为电机的转矩常数 其中 3.5 直流电机的基本方程 1、电压方程 发电机 Ea=U +Ia Ra 电动机 U=Ea +Ia Ra 2、转矩方程 发电机 T1=Te+T0 式中，T1为原动机的拖动转矩；Te为发电机中产生的 电磁转矩，其性质为制动转矩；发电机的转向由原动机决 定，T1 >Te，故电磁转矩为制动转矩，是阻碍原动机转动 的阻转矩。 电动机 Te=T2+T0 式中，Te为电动机中产生的电磁转矩；T2为轴输出转 矩，其性质为制动转矩；T0为空载转矩，由电机的机械摩 擦和铁损引起的转矩。T2+T0为总的阻转矩，方向与Te相 反。 3、电磁功率 4、电机的可逆性 从原理上讲，任何电机既可作为发电机、亦可作为电动机运行。 3.6 直流发电机的运行特性 1、他励发电机的运行特性 U = Ea - Ia Ra = CeΦ n - IaRa 2、并励发电机的自励和外特性 + - 如图，曲线1为空载特性曲线，曲线2为励磁回路总电阻Rf 特性线，也称场阻线Uf=If Rf 。如果增大Rf ，场阻线斜率增大，空载电压降低。如果继续增大Rf ，场阻线变为曲线3，此时Rf称为临界电阻Rfcr。若再增加励磁回路电阻，发电机将不能自励建压。 并励发电机的自励（建压）条件： 分析： 原动机带动发电机旋转时， 如果主磁极有剩磁，则电枢绕组 切割剩余磁通感应电动势，在电 动势作用下励磁回路产生电流。 如果并联在电枢绕组两端的励磁 绕组极性正确，则产生的磁动势 与剩磁方向相同，使主磁路的磁 通增加，电动势增大。如此不断 增长，直到励磁绕组两端电压与 电枢回路相等（即U=Uf=If Rf）时 ，发电机电压达到稳定的平衡工 作点A。 总结： （1）电机的主磁路有剩磁。 （2）并联在电枢绕组两端的励磁绕组极性要正确。 （3）励磁回路的总电阻小于临界电阻。 3、复励发电机的运行特性 + - 3.7 直流电动机的运行特性 有关方程式： 1、并励电动机的运行特性 ⑴ 工作特性： 由方程式可得： 忽略电枢反应的去磁作用，转速与电枢电流按线性关系变化。 转速调整率Δn： 并励电动机的转速调整率很小，约为3%∽8%。 工作特性曲线： 注意：并励电动机在运行中，励磁绕组绝对不能断开。