4-直流电机的磁场、感应电势、电磁转矩--注册电气工程师供配电专业.pptVIP

第 二 章 直流电机的基本理论 2.4 直流电机的励磁方式及磁场 2.6 直流电机的电磁转矩和电动势 2.4 直流电机的励磁方式及磁场 一、励磁方式 ：直流电机的磁场,可以由永久磁场产生.也可以由励磁绕组产生.前者为永久磁场后者为电磁场,一般来讲永久磁铁的磁场较弱,所以现在绝大多数直流电机的主磁场都是由励磁绕组通以直流励磁电流产生的.我们称这种磁场为直流电机的主磁场,有时也称为励磁磁场. 励磁绕组的供电方式称为励磁方式. 直流电机分他励和自励两大类方式. 二 直流电机的空载磁场 1、定义：空载磁场是在无载情况下（即电枢电流为零），励磁绕组中通入电流后由励磁磁动势单独建立的磁场。 组成：两部分，即主磁通和漏磁通 分布：由于磁极极靴宽度总是小于极距，在极靴下气隙较小，所以极靴下沿电枢表面主磁场较强，极靴以外，气隙加大，主磁场明显削弱，在两极间的几何中性线处磁密为零。气隙磁场磁密分布波形为一礼帽形，如下图： 2、直流电机的空载磁路 对主磁通和漏磁通 的分析 主磁通：从主极过气隙到转子，因气隙小，磁导大。所以磁通很大。 漏磁通：仅铰链励磁绕组本身，由空气闭和，不进入电枢铁心。因气隙大。磁导小。所以其值很小。 3、对空载磁路的计算 按直流磁路计算的第一类问题进行计算 ： 1）根据材料的截面积的不同 ，将磁路分段并已知各段磁路 的 和 2）计算产生空载磁场的 时整个闭和磁路所需的磁动势F。 4、直流电机的磁化曲线 三、直流电机负载时的磁场 负载时电机中的气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立 电枢磁动势的出现使气隙磁场发生畸变，并产生电磁转矩，实现了机电能量的转换。 分析方法：单独由电枢绕组产生的电枢磁场的分布情况 分析电枢磁势波形 电刷放在几何中性线上时，电枢磁动势的轴线与主极轴线正交，固称为交轴电枢磁动势。与主极轴线正交的轴称为交轴，重合的轴称为直轴。 在X处气隙的磁势为： 推倒过程略，详见教材 电枢表面单位长度上的安培导体数称为电负荷 四、电枢反应 负载时电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应。 2.6 直流电机的电磁转矩和电动势 不计磁通饱和时 * 一、励磁方式 M If + Ua － Ia + Uf － M Ia If I + U － M I + U － M I + U － M I + U － 他励 并励 串励 复励 复励 1. 直流电动机按励磁方式分类 G If + Ua － Ia + Uf － 他励 I + U － 并励 G I + U － 串励 G 2. 直流发电机按励磁方式分类 G I + U － 复励 自 励 ?=B/H F0=NIf 在几何中性线处，即 处，交轴电枢磁势达到最大值 为 三、直流电机负载时的磁场（电枢反应） 电刷 几 何 中 性 线 N S 励磁磁通势产生 的励磁磁场 （空载磁场） 物 理 中 性 线 电枢磁通势产生 的电枢磁场 N S 合成磁场 （负载时的磁场） N S 物理 中性线 电枢反应 —— 电枢磁通势对主极磁场的影响。 ◆ 电枢反应的影响： (1) 总磁场被扭歪了:几何中心线与物理中心线分开了,电刷位置处的元件的 e≠0，增加换向困难。 (2) 一半磁极的磁通增加，一半磁极的磁通减少， 磁路不饱和时： 每极磁通不变； 磁路饱和时： 每极磁通减少，e 和T 相应减少。 一、电动势 E:感应电势指一条支路的电势（即电刷间的电势），简称电枢电势。 电枢旋转 n 总磁场 Φ e →∑e →E 2. 大小 每个导体：e = B v l, 1. 产生: 设电枢总导体数为Za，支路数为2a,则每条支路串联导体数为 磁密的平均值 3. 方向：由Φ 和 n 共同决定。 4. 性质 发电机：为电源电动势； 电动机：为反电动势。 E = CEΦ n 式中：CE —— 电动势常数。 2.6 直流电机的电磁转矩和电动势 一、电磁转矩 T 1. 产生: 导体(线圈中)的 i 总磁场 Φ F →T 2. 大小: 电磁力： F = B i l 一极下导体数为 作用于一极下导体的转矩为： *