第7章直流电机的基本理论1-4.pptVIP

7-1~4 本章基本要求 了解直流电机的基本结构、工作原理 熟悉直流电机的励磁方式 理解直流电机电枢绕组的构成及特点 掌握电枢电动势和电磁转矩的计算 理解和掌握直流电机的工作特性和机械特性 了解直流电机的换向 7.1 直流电机的工作原理 即： 运动导体切割磁力线， 在导体中产生切割电势； 交链线圈的磁通发生变化，在线圈中发生感应电势。 直流电机的最简单的物理模型 直流电机模型 外部直流电经过换向器和电刷的逆变作用，转化成电枢内部交变的电压电流。这一过程成为电流的换向。 从空间上看， N极S极下，电枢电流方向不变。 N极或S极下的导体受力方向不变。 电磁转距T与转速n方向相同，是驱动性质的。 电枢电动势和电枢电流的方向相反，是反电动势。 导体ab和cd中的电枢电流及电枢电势是交变的。 从空间上看， N极/S极下，电枢电流方向不变。 电刷间输出的电势极性始终不变（直流电动势）。 电枢电动势和电枢电流的方向相同。 电磁转距是阻力（制动）性质的。 直流电机的定子装配图 端盖：装在电机机座两侧的端面上，保护电机内部免受外界的侵害并保护工作人员的安全，防止触电。 作用： 一是作为电机主磁路的主要部分； 二是嵌放电枢绕组。 直流电机的转子 直流电机的气隙 在静止的主磁极与电枢之间，有一空气间隙，由于空气的磁阻较大，因而它在电机的磁路中有重要的影响。小型电机的气隙约为1~3mm，大型电机的约为10~12mm。 直流电机模型 永磁无刷直流电动机 ☆ 直流电机的电枢绕组 电机的铭牌数据 根据左手定则可知， 改变转向的两种方法： (1) 改变磁通的方向； (2) 改变电枢电流的方向； 直流电机工作中，主磁极产生主磁极磁动势，电枢电流产生电枢磁动势。电枢磁动势对主极磁动势的影响称为 电枢反应。 7.3 直流电机的电枢反应 四极直流电机空载时的磁场示意图。 主磁通：同时与励磁绕组及电枢绕组交链，能在电枢绕组中感应电动势和产生电磁转矩。 漏磁通：仅交链励磁绕组本身，不能在电枢绕组中感应电动势及产生电磁转矩。 一、直流电机的空载磁场 气隙磁密分布－－平顶波 几何中性线 极靴 极身 （a）气隙形状 磁极中心及附近：气隙小且均匀，磁通密度较大且基本为常数； 靠近极尖处，气隙逐渐变大，磁通密度减小； 极尖以外：气隙明显增大，磁通密度显著减少； 几何中性线处：气隙磁通密度为零。 空载时的气隙磁通密度的波形 二、 直流电机负载时的负载磁场 直流电机带上负载后，电枢绕组中有电流，电枢电流产生的磁动势称为电枢磁动势。电枢磁动势的出现使电机的磁场发生变化。 假设励磁电流为零，只有电枢电流。由图可见电枢磁动势产生的气隙磁场在空间的分布情况，电枢磁动势为交轴磁动势。 N S 几何 中心线 N S 励磁磁场 （空载磁场） 物理 中心线 电枢磁场 合成磁场 （负载时的磁场） 物理 中心线 电枢反应： 电枢磁通势对主极磁场的影响。 第7 章 直流电机的基本理论 减少 增加 减少 增加 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。 为了经济、合理地利用材料，一般直流电机额定运行时，额定磁通 设定在图中A点，即在磁化特性曲线开始进入饱和区的位置。 7.4 直流电机的电磁转矩和电动势 一、电磁转矩 1. 产生 电枢电流 i 磁 场 Φ F →T 2. 大小 电磁力： F = B l i 平均磁密： 第7 章 直流电机的基本理论 ? ? B l B = Φ ? l 极距 7.4 直流电机的电磁转矩和电动势 一、电磁转矩 1. 产生 电枢电流 i 磁 场 Φ F →T 2. 大小 电磁力： F = B l i 平均磁密： 每根导线上电磁力所 形成的电磁转矩： FR 第7 章 直流电机的基本理论 B = Φ ? l ? ? B l 极距 R ? R 电枢绕组串联总匝数： N 电枢绕组并联支路数：2a 总导体数： 2N· 2a = 4aN 电枢的周长： 2?R = 2p? 电磁转矩： T = 4aN ·FR = 4aN · · B l i p? ? = 4aN·