直流电机空载和负载的磁场.pptVIP

2-3 直流电机空载和负载的磁场 直流电机磁场可由永久磁铁或励磁绕组通以直流电励磁产生。永久磁铁的磁场较弱；通常由励磁绕组建立主磁场。 直流电机的磁场由电机中各绕组，包括励磁绕组、电枢绕组、换向极绕组共同产生。 励磁绕组起主要作用。 2.3.1 直流电机的空载磁场 磁通、磁路 主磁通和漏磁通 主磁通φ0和漏磁通φσ由同一磁动势建立； φ0所走的路径气隙小，磁阻小； 漏磁通所走的路径气隙大，磁阻大； 励磁磁势的分析 励磁磁势的分析 气隙磁场 空载磁化曲线 2.3.2 负载时直流电机的磁场 概 述 直流电机负载后，电枢绕组有电流通过,并产生电枢磁场。 负载时气隙磁场由主磁场和电枢磁场共同决定 电枢磁场会对主磁场产生一定的影响，这一影响称为电枢反应。 电枢反应会使得每极磁通发生变化，也会使气隙磁场发生畸变，从而影响电机的性能。 2.3.2 负载时直流电机的磁场 两个重要的轴线概念 1. 电枢产生的磁动势 电枢磁势的分布与电枢电流的分布有关。 电枢电流的方向由电刷来界定。图中电刷以下电流为流入纸里，电刷以上为流出纸面。 这样的电流分布所产的磁力线如图所示。（右手定则） 可见，电枢磁势的轴线总是与和电刷接触的导体的连线重合。或者说电刷位置决定了电枢磁势的轴线。 当电刷与处于几何中性线上的导体相接触时，电枢磁势的轴线在交轴方向。并把这一磁势称为交轴电枢反应磁势。 1. 电枢产生的磁动势 1. 电枢产生的磁动势 交轴磁势 直轴磁势 2. 电枢反应 直流电机负载后，电枢绕组有电流通过，该电流建立的磁场简称电枢磁场，电枢磁场对主磁场的影响就称为电枢反应。 ????当电机带上负载后，电机的气隙磁场由主磁场和电枢两个磁场共同决定。电枢磁动势的出现，使气隙磁场发生畸变，即电枢反应。 各支路电流都是通过电刷引入或引出，因此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。 1）交轴电枢反应 2） 直轴电枢反应 2.4 感应电动势和电磁转矩 直流电机的感应电势 电枢电势的认识 2.4.2 电磁转矩 电磁转矩的认识 三、电磁功率 * * 直流电机的磁场概述 直流电机空载时的磁场分布 空载：励磁绕组通有励磁电流，其它绕组无电流的状况 主磁通、主磁路：由N极出发， 经气隙进入电枢齿部，经电枢铁心的磁轭到另外的电枢齿，通过气隙进入S极，再经定子轭回到原来N极。 主磁通交链励磁绕组和电枢绕组， 在电枢绕组中感应电势，产生电磁转矩。 漏磁通、漏磁路：不进入电枢铁心，直接经过相邻的磁极或定子轭。 影响饱和程度 磁路计算常用公式： 磁路： 两个气隙、两个电枢齿、一段电枢轭、两个主极铁心和一个定子轭。 磁势： 产生Φ0所需磁动势 每极励磁磁动势Ff=IfNf 在一个磁极的范围内，励磁磁势大小一样，Bδ大小完全与气隙长度成反比。 引进极弧系数bp’和气隙卡氏系数： 气隙磁密平均值Bav与最大值Bδ之比 主磁场磁密的分布 在主极直轴附近的气隙较小，并且气隙均匀，磁阻小，即此位置的主磁场较强，在此位置以外，气隙逐渐增大，主磁场也逐渐减弱，到两极之间的几何中线处时，磁密等于0。 磁化曲线：表示空载主磁通Φ0与主极磁动势Ff之间的关系曲线， Φ0＝f（ Ff）。通过实验或计算得到。 Φ0 Ff 直线，不饱和部分 膝点 饱和部分 F0’ Fδ’ (约1.1~1.35) 与主极轴线正交的轴线通常称为交轴 主极轴线重合的轴线称为直轴； 设直轴线与电枢外圆的交点为0点，在距0点为x处作一闭合磁力线回路。该闭路包围的电流数即为总磁势Fa。 ? 电枢表面单位长度上的电流数A称为电机的线负荷。 x处闭路上的总磁势 忽略铁心磁阻，则每个气隙消耗的磁势为 上式为一个极距的电枢磁势分布，将一对极的电枢磁势波形画出，将得到三角波。 电枢磁势单独产生的磁感应强度的分布： ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? · ???????? 该磁密由磁势和气隙共同决定。 ·???????? 极面下气隙基本不变，磁密正比于磁势； ·???????? 两极之间的区域内，气隙变大，磁密迅速减小。一个周期的磁密波形呈马鞍形。 电刷位于几何中性线上时的电枢磁势为交轴磁势 电刷不在几何中心线上， 电枢磁势分为交轴和直轴分量 电刷偏离几何中性线时的电枢磁势中除了交轴磁势外，还含有直轴磁势。 N S