電機(jī)學(xué)課件：第3-3講直流電機(jī)的電樞繞組

1、電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)第第3-33-3講講 直流電機(jī)的電樞繞組直流電機(jī)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(jī)的感應(yīng)電勢(shì)直流電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)第第3-33-3講講 直流電機(jī)的電樞繞組直流電機(jī)的電樞繞組 1l電樞繞組是直流電機(jī)的電路部分，亦是實(shí)電樞繞組是直流電機(jī)的電路部分，亦是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐?，F(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。l電樞在氣隙磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中都會(huì)產(chǎn)電樞在氣隙磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)生感應(yīng)電勢(shì).l當(dāng)電樞繞組中有電流流過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩當(dāng)電樞繞組中有電流流過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率和電磁功率。l設(shè)計(jì)電樞繞組時(shí)，要求在導(dǎo)體數(shù)量一定的條件設(shè)計(jì)

2、電樞繞組時(shí)，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(shì)和電磁轉(zhuǎn)產(chǎn)生盡可能大的感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩矩，并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便。第第3-33-3講講 直流電機(jī)的電樞繞組直流電機(jī)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：?jiǎn)委B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(lèi)型。要類(lèi)型。本章重點(diǎn)討論它們的繞制規(guī)律，并本章重點(diǎn)討論它們的繞制規(guī)律，并聯(lián)電路，電刷位置，性能特點(diǎn)。聯(lián)電路，電刷位置，性能特點(diǎn)。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(gè)換向片上的兩端分別連接在兩個(gè)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(lái)產(chǎn)生電勢(shì)和電磁力的有效導(dǎo)體。用來(lái)產(chǎn)生電勢(shì)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(jī)均為現(xiàn)代直流電機(jī)均為雙層繞組雙層繞組，元，元件的一個(gè)邊放在某一槽的上層，稱(chēng)件的一個(gè)邊放在某一槽的上層，稱(chēng)上上層邊層邊，它的第二個(gè)邊則放在另一槽的，它的第二個(gè)邊則放在另一槽的下層，稱(chēng)下層，稱(chēng)下層邊下層邊。元件代號(hào)元件代號(hào)：由上層元件邊所在的槽號(hào)來(lái)：由上層元件邊所在的槽號(hào)來(lái)決定

4、。決定。實(shí)際槽數(shù)實(shí)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(gè)元件兩個(gè)邊之間的跨矩，：為一個(gè)元件兩個(gè)邊之間的跨矩，y1用所垮的槽數(shù)來(lái)表示。為了使元件電勢(shì)最用所垮的槽數(shù)來(lái)表示。為了使元件電勢(shì)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(chēng)為，稱(chēng)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(lái)將y1湊成整數(shù)的小數(shù)。y1 時(shí)稱(chēng)為長(zhǎng)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(gè)換向片上連接一個(gè)元件的下層邊和下一個(gè)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(duì)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(gè)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(diǎn)單疊繞組的特點(diǎn)3)單疊繞組的展開(kāi)圖單疊繞組的展開(kāi)圖舉例:一臺(tái)4 極

6、16 槽直流電機(jī)，已知換向片數(shù)K=16；電樞繞組的線圈數(shù)S=16；試畫(huà)出整距右行單疊繞組展開(kāi)圖。分析： 每槽兩個(gè)邊，每個(gè)線圈兩個(gè)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(gè)有效邊若放在1 號(hào)槽內(nèi)，另一個(gè)有效邊必須放在5 號(hào)槽內(nèi)。即一個(gè)線圈跨過(guò)4 個(gè)槽的位置。又因?yàn)閱委B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(kāi)圖）單疊繞組的展開(kāi)圖【畫(huà)出展開(kāi)圖】1. 畫(huà)出均勻分布的平行豎線代表電機(jī)各槽的元件邊，下層邊用虛線，上層用實(shí)線畫(huà)；【畫(huà)出展開(kāi)圖】2. 標(biāo)出槽號(hào)：畫(huà)出第一個(gè)元件，跨15

7、。展開(kāi)圖中可以把一個(gè)元件畫(huà)成一匝。注意元件的端部要畫(huà)對(duì)稱(chēng)?！井?huà)出展開(kāi)圖】3. 在第一個(gè)元件的引出線端畫(huà)出換向器的兩根橫平行線，并標(biāo)出換向片號(hào)；換向片號(hào)與所連的上層邊槽號(hào)要相同。【畫(huà)出展開(kāi)圖】4. 依次串聯(lián)16 個(gè)元件。5. 再畫(huà)出各磁極N、S、N、S?！井?huà)出展開(kāi)圖】6. 鼓形繞組的電刷中心線在每個(gè)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?！井?huà)出展開(kāi)圖】7. 畫(huà)出電樞轉(zhuǎn)向和電刷連線。繞組展開(kāi)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(kāi)圖）單疊繞組的展開(kāi)圖1、直流電機(jī)繞組是一個(gè)閉路繞組。2、某些元件被電刷短路時(shí)，這些繞組元件的上下層元件邊位于極間線上，又稱(chēng)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(jī)繞組的感應(yīng)電勢(shì)。2、將被電刷串聯(lián)的元件畫(huà)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(gè)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(gè)元件兩個(gè)邊之間的跨矩，：為一個(gè)元件兩個(gè)邊之間的跨矩， y1用所垮的槽數(shù)來(lái)表示。為了使元件電勢(shì)最大，用所垮的槽數(shù)來(lái)表示。為了使元件電勢(shì)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(lái)將為用來(lái)將y1湊成整數(shù)的小數(shù)。湊成整數(shù)的小數(shù)。y1 時(shí)稱(chēng)為長(zhǎng)距繞組時(shí)稱(chēng)為長(zhǎng)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(gè)換向片上連接一個(gè)元件的下層邊和下一個(gè)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(duì)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(gè)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(kāi)圖繞組的展開(kāi)圖舉例:一臺(tái)4 極11 槽直流電機(jī)，已知換向片數(shù)K=11；電樞繞組的線圈數(shù)S=11；試畫(huà)出整距右行單波繞組展開(kāi)圖。分析： 每槽兩個(gè)邊，每個(gè)線圈兩個(gè)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(gè)有效邊若放在1 號(hào)槽內(nèi)，另一個(gè)有效邊必須放在4 號(hào)槽內(nèi)。即一個(gè)線圈跨過(guò)3 個(gè)槽的位置。又因?yàn)閱尾ㄗ笮校瑒t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(kāi)圖繞組的展開(kāi)圖16115104938273-2.單波繞組單波繞組 142)單單波波繞組的展開(kāi)圖繞組的展開(kāi)圖3-3.電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì) 15 感應(yīng)電勢(shì)的一種表示方法感應(yīng)電勢(shì)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(qiáng)度（）和磁感應(yīng)強(qiáng)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(dá)式為：般表達(dá)式為： leVBdL3-3.電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì) 16/212NaaiaviavavNEeeaeB lv 在電機(jī)氣隙磁場(chǎng)中，當(dāng)電樞以一定的轉(zhuǎn)速n向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電樞繞組的導(dǎo)體便會(huì)切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，并可通過(guò)電刷引出。由電刷