电机学辜承林(第三版)第二章3-4+直流电机磁场及.ppt

§2-3 直流电机的磁场 直流电机磁场由永久磁铁或励磁绕组通以直流电励磁产生。励磁绕组和电枢绕组不同的联接，决定了不同的励磁方式。 不同的励磁方式， 电机的性能将不同。 励磁方式 直流电机的磁场和磁路 磁场由电机中各绕组、包括励磁绕组、电枢绕组、附加极绕组、补偿绕组共同产生。 励磁绕组起主要作用。 二、空载时磁场分布 二、空载时磁场分布 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； 漏磁系数: 励磁磁势的计算* 气隙磁场 空载磁化曲线 三、直流电机负载时磁场 三、直流电机负载时磁场 电枢磁场、电枢反应的定义 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获引出，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。 交轴磁势 2 . 直轴磁势 3. 交轴电枢反应 电枢绕组产生的磁场密度计算 设电枢表面每单位长度的安培导体数为A，则回路所包含的电流为 2x*A=回路磁动势。由于电枢磁场为两极，故作用在 x 处每级的电枢磁动势： Fa(x)=A*x - τ/2≤ x ≤ τ/2 A=Naia/πD 磁场密度： Ba(x)=μ0Ha(x)= μ0 Fa(x)/δ(x)= μ0 Ax/δ(x) 交轴电枢反应性质 如图 交轴电枢反应性质 (1) 磁路不饱和时，气隙磁场畸变，合成磁场不再对称于磁极轴线，物理中性线（B=0）偏离几何中心线；磁极一侧磁场的削弱与另一侧磁场的增强程度相同，故每极下有效磁通量不变，既不增磁，也不减磁，不影响电机总的感应电势和电磁转矩。 （2）饱和时，磁极一侧的磁场增加量总是小于另一侧的磁场削弱量，故交轴电枢反应具有一定的去磁作用。 4 .直轴电枢反应 §2－4 直流电机的感应电势和电磁转矩 直流电机的感应电势 电枢电势的认识 二、电磁转矩 电磁转矩的认识 三、电磁功率 * * 一、励磁方式 他励 串励 并励 复励 永磁材料励磁 I＝Ia I＝Ia＝If I=Ia+If I=Ia Ifc=Ia,I=Ia+Ifb; I=Ifc=Ia+Ifb （1）线圈套在铁心上产生磁场。磁力线集中在铁磁物质内。 （2）磁路：使磁力线集中经过的路径。 （3）磁路计算： 空载：指电枢电流等于或约等于零，此时磁场由励磁绕组的磁动势单独激励，即 F f Φ0 Φ σ If zldj动画\直主磁通.swf 直流电机空载时的磁场分布 磁路从气隙1出发经－电枢齿－电枢轭－电枢齿2－气隙2－主磁极2－定子轭－主磁极1，最后又回到气隙1 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： 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： 计算方法：1. 先求经过某一段的磁通； 2. 根据该段的截面积SX计算该段的磁密BX； 3. 由Bx在磁化曲线上查HX。 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 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) 负载时的电枢磁动势 Fa If Ff Fδ = Fa + Ff Ia 主极磁场 电枢磁场 合成磁场 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。 电刷不在几何中心线上， 电枢磁势分为交轴和直轴分量 N S 主极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 F=Ff+Fa 增磁与去磁与电刷的旋转角度有关。 若电机为发电机时，电刷顺转向移动β角。 ★★直流发电机的电刷是顺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去磁的