電機學(xué)課件：第3-3講直流電機的電樞繞組

1、電機學(xué)電機學(xué)第第3-33-3講講 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組介紹內(nèi)容介紹內(nèi)容1.單疊繞組單疊繞組2.單波繞組單波繞組3.直流電機的感應(yīng)電勢直流電機的感應(yīng)電勢第第3-33-3講講 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組 1l電樞繞組是直流電機的電路部分，亦是實電樞繞組是直流電機的電路部分，亦是實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的樞紐?，F(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。l電樞在氣隙磁場中旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組中都會產(chǎn)電樞在氣隙磁場中旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組中都會產(chǎn)生感應(yīng)電勢生感應(yīng)電勢.l當(dāng)電樞繞組中有電流流過時，會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩當(dāng)電樞繞組中有電流流過時，會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率和電磁功率。l設(shè)計電樞繞組時，要求在導(dǎo)體數(shù)量一定的條件設(shè)計

2、電樞繞組時，要求在導(dǎo)體數(shù)量一定的條件下，應(yīng)能夠下，應(yīng)能夠產(chǎn)生盡可能大的感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)產(chǎn)生盡可能大的感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩矩，并要求結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護方便，并要求結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護方便。第第3-33-3講講 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組 2 根據(jù)內(nèi)部連接方法的不同，電樞繞組根據(jù)內(nèi)部連接方法的不同，電樞繞組可分為：可分為：單疊繞組，復(fù)疊繞組，單波單疊繞組，復(fù)疊繞組，單波繞組，復(fù)波繞組，混合繞組繞組，復(fù)波繞組，混合繞組等幾種主等幾種主要類型。要類型。本章重點討論它們的繞制規(guī)律，并本章重點討論它們的繞制規(guī)律，并聯(lián)電路，電刷位置，性能特點。聯(lián)電路，電刷位置，性能特點。3-1.單疊繞組單

3、疊繞組 31）繞組元件）繞組元件元件元件：兩端分別連接在兩個換向片上的兩端分別連接在兩個換向片上的單匝和多匝單匝和多匝線圈線圈。有效邊有效邊：指放置在電樞槽中的線段，是指放置在電樞槽中的線段，是用來產(chǎn)生電勢和電磁力的有效導(dǎo)體。用來產(chǎn)生電勢和電磁力的有效導(dǎo)體。端部端部：電樞槽以外的連接部分。：電樞槽以外的連接部分。現(xiàn)代直流電機均為現(xiàn)代直流電機均為雙層繞組雙層繞組，元，元件的一個邊放在某一槽的上層，稱件的一個邊放在某一槽的上層，稱上上層邊層邊，它的第二個邊則放在另一槽的，它的第二個邊則放在另一槽的下層，稱下層，稱下層邊下層邊。元件代號元件代號：由上層元件邊所在的槽號來：由上層元件邊所在的槽號來決定

4、。決定。實際槽數(shù)實際槽數(shù)：Z虛槽數(shù)虛槽數(shù)：Z1 虛槽虛槽：u Z1 =uZ 換向片數(shù)換向片數(shù)：ZK= Z13-1.單疊繞組單疊繞組 4pZ2pZy212）單疊繞組的節(jié)距）單疊繞組的節(jié)距電樞繞組的連接規(guī)律用節(jié)距表示、共有四電樞繞組的連接規(guī)律用節(jié)距表示、共有四種。種。1.第一節(jié)距第一節(jié)距y1 ：為一個元件兩個邊之間的跨矩，：為一個元件兩個邊之間的跨矩，y1用所垮的槽數(shù)來表示。為了使元件電勢最用所垮的槽數(shù)來表示。為了使元件電勢最大，大， y1應(yīng)接近極距應(yīng)接近極距。 也可以用槽數(shù)表示，也可以用槽數(shù)表示，即即若若 =整數(shù)，則取整數(shù)，則取=y1，稱為，稱為整距繞組。整距繞組。若若 不是整數(shù)，而不是整數(shù)，而

5、y1必須是整數(shù)必須是整數(shù)，即即為用來將y1湊成整數(shù)的小數(shù)。y1 時稱為長距繞組3-1.單疊繞組單疊繞組 52）單疊繞組的節(jié)距）單疊繞組的節(jié)距1.第一節(jié)距第一節(jié)距y1 ：2.第二節(jié)距第二節(jié)距y2 每一個換向片上連接一個元件的下層邊和下一個元件的上層邊，第二節(jié)距就是指這兩元件變之間的跨距，也用槽數(shù)表述。3.合成節(jié)距合成節(jié)距y 緊相連接的相鄰兩元件對應(yīng)邊之間的跨距，也用槽數(shù)表述。4.換向器節(jié)距換向器節(jié)距yk 元件兩端所連的兩個換向片之間的跨距，用換向片數(shù)表示.3-1.單疊繞組單疊繞組 62）單疊繞組的節(jié)距）單疊繞組的節(jié)距單疊繞組的特點單疊繞組的特點3)單疊繞組的展開圖單疊繞組的展開圖舉例:一臺4 極

6、16 槽直流電機，已知換向片數(shù)K=16；電樞繞組的線圈數(shù)S=16；試畫出整距右行單疊繞組展開圖。分析： 每槽兩個邊，每個線圈兩個邊，所以槽數(shù)z=線圈數(shù)S=16，極距z/2p16/44槽。因此為整距線圈即第一節(jié)距y14（槽），線圈的一個有效邊若放在1 號槽內(nèi)，另一個有效邊必須放在5 號槽內(nèi)。即一個線圈跨過4 個槽的位置。又因為單疊右行，則合成節(jié)距y+1；則第二節(jié)距y2y1y3（槽）；1kyy3-1.單疊繞組單疊繞組 7）單疊繞組的展開圖）單疊繞組的展開圖【畫出展開圖】1. 畫出均勻分布的平行豎線代表電機各槽的元件邊，下層邊用虛線，上層用實線畫；【畫出展開圖】2. 標(biāo)出槽號：畫出第一個元件，跨15

7、。展開圖中可以把一個元件畫成一匝。注意元件的端部要畫對稱?！井嫵稣归_圖】3. 在第一個元件的引出線端畫出換向器的兩根橫平行線，并標(biāo)出換向片號；換向片號與所連的上層邊槽號要相同。【畫出展開圖】4. 依次串聯(lián)16 個元件。5. 再畫出各磁極N、S、N、S?！井嫵稣归_圖】6. 鼓形繞組的電刷中心線在每個磁極的中心線上。即保證電刷必須與位于幾何中線處的導(dǎo)體相接觸。【畫出展開圖】7. 畫出電樞轉(zhuǎn)向和電刷連線。繞組展開圖和元件聯(lián)接圖如下：3-1.單疊繞組單疊繞組 8）單疊繞組的展開圖）單疊繞組的展開圖1、直流電機繞組是一個閉路繞組。2、某些元件被電刷短路時，這些繞組元件的上下層元件邊位于極間線上，又稱幾何

8、中性線。3、電刷在換向器上的位置：在磁極中性線上。3-1.單疊繞組單疊繞組 9）單疊繞組的并聯(lián)支路）單疊繞組的并聯(lián)支路1、直流電機繞組的感應(yīng)電勢。2、將被電刷串聯(lián)的元件畫在一條支路上。+234-n3-1.單疊繞組單疊繞組 10）單疊繞組的并聯(lián)支路）單疊繞組的并聯(lián)支路p=2,a=2每一條支路串聯(lián)的元件，是位于一個極下的全部元件3-2.單波繞組單波繞組 11）單波繞組的節(jié)距）單波繞組的節(jié)距1.第一節(jié)距第一節(jié)距y1 ：為一個元件兩個邊之間的跨矩，：為一個元件兩個邊之間的跨矩， y1用所垮的槽數(shù)來表示。為了使元件電勢最大，用所垮的槽數(shù)來表示。為了使元件電勢最大， y1應(yīng)接近極距應(yīng)接近極距。不為整數(shù)，則

9、不為整數(shù)，則y1。 不是整數(shù)，而不是整數(shù)，而y1必須是整數(shù)必須是整數(shù)，即即為用來將為用來將y1湊成整數(shù)的小數(shù)。湊成整數(shù)的小數(shù)。y1 時稱為長距繞組時稱為長距繞組pZy213-2.單波繞組單波繞組 121）單波繞組的節(jié)距）單波繞組的節(jié)距1.第一節(jié)距第一節(jié)距y1 ：2.第二節(jié)距第二節(jié)距y2 每一個換向片上連接一個元件的下層邊和下一個元件的上層邊，第二節(jié)距就是指這兩元件變之間的跨距，也用槽數(shù)表述。3.合成節(jié)距合成節(jié)距 y=2 緊相連接的相鄰兩元件對應(yīng)邊之間的跨距，也用槽數(shù)表述。4.換向器節(jié)距換向器節(jié)距yk=y=(Z1)/p 元件兩端所連的兩個換向片之間的跨距，用換向片數(shù)表示.3-2.單波繞組單波繞組

10、 132)單單波波繞組的展開圖繞組的展開圖舉例:一臺4 極11 槽直流電機，已知換向片數(shù)K=11；電樞繞組的線圈數(shù)S=11；試畫出整距右行單波繞組展開圖。分析： 每槽兩個邊，每個線圈兩個邊，所以槽數(shù)Z=線圈數(shù)S=11，極距z/2p11/42.75槽。因此為非整距線圈即第一節(jié)距y1(+)3（槽），線圈的一個有效邊若放在1 號槽內(nèi)，另一個有效邊必須放在4 號槽內(nèi)。即一個線圈跨過3 個槽的位置。又因為單波左行，則合成節(jié)距y5；則第二節(jié)距y2yy12（槽）；3-2.單波繞組單波繞組 142)單單波波繞組的展開圖繞組的展開圖16115104938273-2.單波繞組單波繞組 142)單單波波繞組的展開圖繞組的展開圖3-3.電樞繞組的感應(yīng)電勢電樞繞組的感應(yīng)電勢 15 感應(yīng)電勢的一種表示方法感應(yīng)電勢的一種表示方法 e= Blv這是在導(dǎo)體（這是在導(dǎo)體（l）、速度）、速度（v）和磁感應(yīng)強度（）和磁感應(yīng)強度（B）三）三者相互垂直條件下的結(jié)論。一者相互垂直條件下的結(jié)論。一般表達式為：般表達式為： leVBdL3-3.電樞繞組的感應(yīng)電勢電樞繞組的感應(yīng)電勢 16/212NaaiaviavavNEeeaeB lv 在電機氣隙磁場中，當(dāng)電樞以一定的轉(zhuǎn)速n向一個方向轉(zhuǎn)動時，電樞繞組的導(dǎo)體便會切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電勢，并可通過電刷引出。由電刷