第7章 直流電機(jī)的磁路和電樞繞組

1、7-1 概概 述述7-2 直流電機(jī)的磁路和磁化特性直流電機(jī)的磁路和磁化特性7-3 電樞繞組的一般知識(shí)電樞繞組的一般知識(shí)7-4 單疊繞組單疊繞組7-5 單波繞組單波繞組7-6 其他型式電樞繞組簡(jiǎn)介其他型式電樞繞組簡(jiǎn)介7-7 直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)7-8 直流電機(jī)電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩直流電機(jī)電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩第七章 直流電機(jī)的磁路和電樞繞組第七章 直流電機(jī)的磁路和電樞繞組 基本要求：基本要求：1.了解直流電機(jī)空載氣隙磁場(chǎng)的分布了解直流電機(jī)空載氣隙磁場(chǎng)的分布2.了解直流電機(jī)的磁化曲線了解直流電機(jī)的磁化曲線 3.了解單疊繞組和單波繞組的特點(diǎn)了解單疊繞組和單波繞組的特點(diǎn)4.掌

2、握單疊繞組節(jié)距的計(jì)算方法掌握單疊繞組節(jié)距的計(jì)算方法5.掌握直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩公式掌握直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩公式7-1 概 述1.磁場(chǎng)磁場(chǎng)是電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介。磁場(chǎng)是電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介。主極磁場(chǎng)由永久磁鐵或在勵(lì)磁繞組中通入直流電流產(chǎn)生。主極磁場(chǎng)由永久磁鐵或在勵(lì)磁繞組中通入直流電流產(chǎn)生。直流電機(jī)的磁化特性對(duì)電機(jī)的運(yùn)行性能有很大影響。直流電機(jī)的磁化特性對(duì)電機(jī)的運(yùn)行性能有很大影響。2.電樞繞組電樞繞組是電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。電樞繞組是電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。電樞繞組的構(gòu)成應(yīng)能產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并允許通過(guò)一電樞繞組的構(gòu)成應(yīng)能產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并允許通

3、過(guò)一定的電樞電流，此外還要節(jié)省有色金屬和絕緣材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)定的電樞電流，此外還要節(jié)省有色金屬和絕緣材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。單，運(yùn)行可靠。7-2 直流電機(jī)的磁路和磁化特性1.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)空載磁場(chǎng)可視為由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)建立的勵(lì)磁磁場(chǎng)（主磁場(chǎng)）?？蛰d磁場(chǎng)可視為由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)建立的勵(lì)磁磁場(chǎng)（主磁場(chǎng)）?？蛰d磁場(chǎng)的分布是對(duì)稱的，磁通分為主磁通和漏磁通?？蛰d磁場(chǎng)的分布是對(duì)稱的，磁通分為主磁通和漏磁通。 主磁通主磁通 定義：定義：經(jīng)過(guò)氣隙進(jìn)入電樞，同時(shí)與勵(lì)磁繞組和電樞繞組相交經(jīng)過(guò)氣隙進(jìn)入電樞，同時(shí)與勵(lì)磁繞組和電樞繞組相交鏈的磁通。鏈的磁通。 作用：作用：能在旋轉(zhuǎn)的電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、并和電樞電流相能在旋轉(zhuǎn)的

4、電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、并和電樞電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換?；プ饔卯a(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。 每極總磁通每極總磁通0m 漏磁通漏磁通： 定義：定義：不進(jìn)入電樞，而是直接經(jīng)過(guò)相鄰主極間或定子磁軛閉不進(jìn)入電樞，而是直接經(jīng)過(guò)相鄰主極間或定子磁軛閉合的磁通。合的磁通。 作用：作用：只增加主極和定子磁軛磁路的飽和程度，不參與機(jī)電只增加主極和定子磁軛磁路的飽和程度，不參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。能量轉(zhuǎn)換。2.直流電機(jī)的主磁路 主磁路的組成部分：主磁路的組成部分：定子磁軛、主磁極、氣隙、定子磁軛、主磁極、氣隙、電樞齒和電樞磁軛。電樞齒和電樞磁軛。N極極(主磁極主磁極)氣隙氣隙定子磁軛定子磁軛電樞磁

5、軛電樞磁軛電樞齒電樞齒S極極(主磁極主磁極)電樞齒電樞齒氣隙氣隙 每對(duì)主極的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)每對(duì)主極的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)xxlHdlHF0ysysyryrttpplHlHlHlHlH222ysyrtpFFFFF22222fffFN i3. 空載時(shí)氣隙磁密的分布曲線空載時(shí)，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)主要消耗在氣隙上。當(dāng)忽略鐵磁材料空載時(shí)，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)主要消耗在氣隙上。當(dāng)忽略鐵磁材料的磁阻和電樞表面的齒槽效應(yīng)時(shí)，主磁極下氣隙磁通密度的磁阻和電樞表面的齒槽效應(yīng)時(shí)，主磁極下氣隙磁通密度的分布取決于氣隙的大小和形狀。的分布取決于氣隙的大小和形狀。022ffH lFN i 氣隙磁壓降氣隙磁壓降磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度f(wàn)fN iHl磁通密度磁通密

6、度00ffN ibHl磁通密度磁通密度00ffN ibHlBib每極磁通每極磁通00b ldx 0lb dx空載時(shí)直流電機(jī)的氣隙磁密分布空載時(shí)直流電機(jī)的氣隙磁密分布lB b2aDp式中，電機(jī)的極距，；iavbBB極弧系數(shù)，。avB氣隙線氣隙線4.磁化特性曲線 直流電機(jī)的磁化曲線直流電機(jī)的磁化曲線是指電機(jī)的是指電機(jī)的每極主磁通每極主磁通 0與每對(duì)極勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)與每對(duì)極勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)F0之間的關(guān)系曲線之間的關(guān)系曲線 0=f(F0)。 氣隙線：氣隙線：把磁化曲線的起始直把磁化曲線的起始直線延長(zhǎng)，即為電機(jī)的氣隙磁化線延長(zhǎng)，即為電機(jī)的氣隙磁化曲線曲線0=f(2F)，簡(jiǎn)稱氣隙線。，簡(jiǎn)稱氣隙線。 磁化曲線磁化曲線

7、0( )fF I00空載磁場(chǎng)的分布情況空載磁場(chǎng)的分布情況 飽和系數(shù)：飽和系數(shù)：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速下空載電機(jī)額定轉(zhuǎn)速下空載運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生額定電樞電壓所需要的運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生額定電樞電壓所需要的磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)2Ff與氣隙磁動(dòng)勢(shì)氣隙磁動(dòng)勢(shì)2F 之比，之比，用用k 來(lái)表示，即來(lái)表示，即22fFackFab一般，一般，k =1.11.35。fNIaNbc氣隙線氣隙線磁化曲線磁化曲線0( )fF I00電樞繞組的作用是什么？電樞繞組的作用是什么？產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、通過(guò)電流并產(chǎn)生電磁力或電磁轉(zhuǎn)矩，使產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、通過(guò)電流并產(chǎn)生電磁力或電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。直流電機(jī)電樞繞組的分類(lèi)：直流

8、電機(jī)電樞繞組的分類(lèi)：疊繞組：疊繞組：?jiǎn)委B繞組、復(fù)疊繞組。單疊繞組、復(fù)疊繞組。波繞組：波繞組：?jiǎn)尾ɡ@組、復(fù)波繞組。單波繞組、復(fù)波繞組。混合繞組：混合繞組：疊繞和波繞混合的繞組。疊繞和波繞混合的繞組。7-3 電樞繞組的一般知識(shí)1.元件 定義：定義：元件就是兩端分別與兩片換向片連接的單匝或多匝元件就是兩端分別與兩片換向片連接的單匝或多匝線圈。元件是構(gòu)成繞組的基本單元。線圈。元件是構(gòu)成繞組的基本單元。元件邊元件邊前端接前端接后端接后端接末端末端(a)單疊繞組元件單疊繞組元件(b)單波繞組元件單波繞組元件直流電機(jī)電樞繞組元件直流電機(jī)電樞繞組元件換向片換向片首端首端前端接前端接后端接后端接上層邊上層邊下層

9、邊下層邊 電樞繞組電樞繞組的特點(diǎn)常用的特點(diǎn)常用槽數(shù)槽數(shù)、元件數(shù)元件數(shù)、換向片數(shù)換向片數(shù)及及各種節(jié)距各種節(jié)距來(lái)表征。來(lái)表征。 當(dāng)電樞每槽上、下層只有一個(gè)元件邊時(shí)，當(dāng)電樞每槽上、下層只有一個(gè)元件邊時(shí)，電機(jī)的元件數(shù)電機(jī)的元件數(shù)S、換向片數(shù)換向片數(shù)K、槽數(shù)槽數(shù)Q 之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為： S=K=Q 123122.虛槽 在大型在大型電機(jī)電機(jī)中，中，每槽的上下層各每槽的上下層各放置若干個(gè)元件邊。放置若干個(gè)元件邊。 假設(shè)每個(gè)實(shí)槽包含假設(shè)每個(gè)實(shí)槽包含u個(gè)虛槽，則電機(jī)的虛槽數(shù)個(gè)虛槽，則電機(jī)的虛槽數(shù)與實(shí)槽數(shù)與實(shí)槽數(shù)之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：Qu=uQ Qu=S=K 虛槽數(shù)虛槽數(shù) 與元件數(shù)與元件數(shù)S、換向片

10、數(shù)、換向片數(shù) K之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：虛槽虛槽實(shí)槽實(shí)槽3.直流電機(jī)電樞繞組的節(jié)距 節(jié)距：節(jié)距：相關(guān)的兩個(gè)元件邊之間的距離，通常以所跨過(guò)的槽相關(guān)的兩個(gè)元件邊之間的距離，通常以所跨過(guò)的槽數(shù)或換向片數(shù)來(lái)表示。數(shù)或換向片數(shù)來(lái)表示。 極距極距 ：相鄰兩個(gè)主磁極沿電樞表面之間的距離，用所跨相鄰兩個(gè)主磁極沿電樞表面之間的距離，用所跨弧長(zhǎng)或虛槽數(shù)表示?；￠L(zhǎng)或虛槽數(shù)表示。設(shè)電機(jī)的極對(duì)數(shù)為設(shè)電機(jī)的極對(duì)數(shù)為p，電樞外徑為，電樞外徑為Da，則，則 2aDp或或 2uQp12312NS811515NSNS1）第一節(jié)距）第一節(jié)距y1：同一元件的兩個(gè)元件同一元件的兩個(gè)元件邊在電樞圓周表面跨過(guò)的距離，用虛邊在電樞圓周表

11、面跨過(guò)的距離，用虛槽數(shù)計(jì)算。槽數(shù)計(jì)算。 12uQyp 整數(shù)式中：式中： 小于小于1的分?jǐn)?shù)，用的分?jǐn)?shù)，用來(lái)把來(lái)把y1湊成整數(shù)。湊成整數(shù)。1yy1= 整距繞組整距繞組y1 長(zhǎng)距繞組長(zhǎng)距繞組1y2）第二節(jié)距）第二節(jié)距y2：相串聯(lián)的兩個(gè)元相串聯(lián)的兩個(gè)元件中，第一個(gè)元件的下層邊與第件中，第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊在電樞表面上二個(gè)元件的上層邊在電樞表面上所跨的距離，用虛槽數(shù)計(jì)算。所跨的距離，用虛槽數(shù)計(jì)算。 2y疊繞組：疊繞組：y20波繞組：波繞組：y20 節(jié)距的正方向：節(jié)距的正方向：從換向器端觀從換向器端觀察電樞時(shí)，從左至右的行進(jìn)方向察電樞時(shí)，從左至右的行進(jìn)方向?yàn)檎?。為正?y12312NS8

12、11515NSNS1y1y4)換向片節(jié)距換向片節(jié)距yk：每個(gè)元件所聯(lián)的每個(gè)元件所聯(lián)的兩片換向片在換向器表面的跨距，兩片換向片在換向器表面的跨距，用換向片數(shù)表示。用換向片數(shù)表示。ykyykyky3)合成節(jié)距合成節(jié)距y：相串聯(lián)的兩個(gè)元件相串聯(lián)的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊在電樞表面上所跨的距離，對(duì)應(yīng)邊在電樞表面上所跨的距離，用虛槽數(shù)計(jì)算。用虛槽數(shù)計(jì)算。12yyyyk0 右行繞組右行繞組yk0 左行繞組左行繞組y2y811515NSNS2y12312NS1y1y7-4 單疊繞組主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：?jiǎn)委B繞組的節(jié)距、繞組展開(kāi)圖、元件聯(lián)結(jié)次序圖單疊繞組的節(jié)距、繞組展開(kāi)圖、元件聯(lián)結(jié)次序圖、并聯(lián)支路圖。、并聯(lián)支路圖。 單疊

13、繞組：?jiǎn)委B繞組：繞組中任何兩個(gè)串聯(lián)元件都是后一個(gè)元件緊疊在繞組中任何兩個(gè)串聯(lián)元件都是后一個(gè)元件緊疊在前一個(gè)元件的上面，元件的出線端接到相鄰的換向片上，前一個(gè)元件的上面，元件的出線端接到相鄰的換向片上，y=yk=1。 右行單疊繞組右行單疊繞組:1kyy1kyy 左行單疊繞組左行單疊繞組:12312NS2y1yyky2112 12SN2y1ykyy例例7-1 一臺(tái)直流電機(jī)，一臺(tái)直流電機(jī)，2p=4，Qu=S=K=16，繪制右，繪制右行單疊整距繞組。行單疊整距繞組。1. 單疊繞組的節(jié)距12Qyp1kyy21yyy1 43 =1644（右行單疊繞組）（右行單疊繞組）2. 單疊繞組的展開(kāi)圖15 16 3

14、4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151 212431yyy，1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16放置磁極放置磁極電樞轉(zhuǎn)向電樞轉(zhuǎn)向2. 單疊繞組的展開(kāi)圖15 16 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151 21 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16NNSS放置電刷放置電刷電刷的放置原則：電刷的放置原則：空載時(shí)，正負(fù)電刷之間引出的電動(dòng)勢(shì)空載時(shí)，正負(fù)電刷之間引出的電動(dòng)勢(shì)最大。最大。2. 單疊繞組的展開(kāi)圖電樞轉(zhuǎn)向電樞轉(zhuǎn)向15 16 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

15、 14 151 21 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16NNSS 1A2A2B A1B2. 單疊繞組的展開(kāi)圖放置電刷放置電刷電樞轉(zhuǎn)向電樞轉(zhuǎn)向15 16 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151 21 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16NNSS B 電刷的放置方法：電刷的放置方法：為確保空載時(shí)，正負(fù)電刷之間引出的為確保空載時(shí)，正負(fù)電刷之間引出的電動(dòng)勢(shì)最大，電刷應(yīng)與電動(dòng)勢(shì)為零的元件所接兩片換向片電動(dòng)勢(shì)最大，電刷應(yīng)與電動(dòng)勢(shì)為零的元件所接兩片換向片相接觸。相接觸。 當(dāng)元件端接對(duì)稱時(shí)，電刷應(yīng)放置在主極軸線

16、下的換向片當(dāng)元件端接對(duì)稱時(shí)，電刷應(yīng)放置在主極軸線下的換向片上。此時(shí)，電刷在換向器表面的位置對(duì)準(zhǔn)主極中心線。上。此時(shí)，電刷在換向器表面的位置對(duì)準(zhǔn)主極中心線。3.單疊繞組的元件聯(lián)結(jié)次序12431yyy，上層邊上層邊下層邊下層邊1526+ y1+ y2+ y+ y4 13 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 單疊繞組并聯(lián)支路數(shù)等于電機(jī)的極數(shù)，即：?jiǎn)委B繞組并聯(lián)支路數(shù)等于電機(jī)的極數(shù)，即：22apap或或式中，式中，a并聯(lián)支路對(duì)數(shù)。并聯(lián)支路對(duì)數(shù)。 電樞電流電樞電流 Ia為各支路電流為各支路電流ia之和，之和，即

17、即 。2aaIai4.單疊繞組的并聯(lián)支路圖21910651314A1A2B1B2A+ B12 3 45138 7 610 11 1216 15 1495.單疊繞組的特點(diǎn)同一主極下的各元件串聯(lián)起來(lái)成一條支路，同一主極下的各元件串聯(lián)起來(lái)成一條支路，并聯(lián)支路數(shù)并聯(lián)支路數(shù)2a等于電機(jī)的極數(shù)等于電機(jī)的極數(shù)2p。電刷位置應(yīng)使正負(fù)電刷間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。當(dāng)元件幾何電刷位置應(yīng)使正負(fù)電刷間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。當(dāng)元件幾何形狀對(duì)稱時(shí)，電刷在換向器表面的位置應(yīng)對(duì)準(zhǔn)磁極中心線。形狀對(duì)稱時(shí)，電刷在換向器表面的位置應(yīng)對(duì)準(zhǔn)磁極中心線。此時(shí)，正、負(fù)電刷間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，被電刷短路的元件感此時(shí)，正、負(fù)電刷間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，被電刷短

18、路的元件感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。電刷數(shù)等于主極數(shù)。電刷數(shù)等于主極數(shù)。電刷間引出的電動(dòng)勢(shì)為每一支路的電動(dòng)勢(shì)。電刷間引出的電動(dòng)勢(shì)為每一支路的電動(dòng)勢(shì)。電樞電流為各支路電流之和。電樞電流為各支路電流之和。6.單疊繞組和單波繞組的差別 單疊繞組：?jiǎn)委B繞組：上層邊在同一主極下的所有繞組元件串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成上層邊在同一主極下的所有繞組元件串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成一條支路，并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)。一條支路，并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)。單疊繞組單疊繞組單波繞組單波繞組NSSN 單波繞組：?jiǎn)尾ɡ@組：上層邊在上層邊在N極下的所有繞組元件串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成一條極下的所有繞組元件串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成一條支路，上層邊在支路，上層邊在S極下的所有繞組元件串聯(lián)

19、起來(lái)構(gòu)成另外一條支極下的所有繞組元件串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成另外一條支路，并聯(lián)支路數(shù)恒等于路，并聯(lián)支路數(shù)恒等于2。電刷間電勢(shì)較小，電樞電流較大。電刷間電勢(shì)較小，電樞電流較大。電刷間電勢(shì)較大，電樞電流較小。電刷間電勢(shì)較大，電樞電流較小。7-5 單波繞組主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：?jiǎn)尾ɡ@組的節(jié)距、繞組展開(kāi)圖、元件聯(lián)結(jié)次序單波繞組的節(jié)距、繞組展開(kāi)圖、元件聯(lián)結(jié)次序圖、并聯(lián)支路圖。圖、并聯(lián)支路圖。 單波繞組單波繞組每一元件兩出線端所連換每一元件兩出線端所連換向片相隔約一對(duì)極距。向片相隔約一對(duì)極距。相串聯(lián)的兩元件相隔約一相串聯(lián)的兩元件相隔約一對(duì)極距。對(duì)極距。2 ?kykyy2y811515NSNS1y1.單波繞組的節(jié)距1kp

20、yk1kkypkyy2y811515NSNS1y合成節(jié)距合成節(jié)距1kkyp換向器節(jié)距換向器節(jié)距11ukQkyypp第一節(jié)距第一節(jié)距12Qyp第二節(jié)距第二節(jié)距21yyy1kkyp1kkyp右行繞組右行繞組左行繞組左行繞組1.單波繞組的節(jié)距2.單波繞組的展開(kāi)圖例例7-2 一臺(tái)直流電機(jī)，一臺(tái)直流電機(jī)，2p=4，Qu=S=K=15，繪制左，繪制左行單波繞組。行單波繞組。解：計(jì)算單波繞組的節(jié)距解：計(jì)算單波繞組的節(jié)距（長(zhǎng)距元件）（長(zhǎng)距元件）12Qyp1514441kkyp15 172（左行繞組）（左行繞組）7kyy21yyy7432.單波繞組的展開(kāi)圖12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8

21、9 10 11 12 13124,3,7kyyyy14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1412 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 142.單波繞組的展開(kāi)圖124,3,7kyyyy12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14放置磁極放置磁極2.單波繞組的展開(kāi)圖124,3,7kyyyyNSSNS電樞轉(zhuǎn)向電樞轉(zhuǎn)向放置電刷放置電刷2.單波繞組

22、的展開(kāi)圖電樞轉(zhuǎn)向電樞轉(zhuǎn)向12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14NSSNS電樞轉(zhuǎn)向電樞轉(zhuǎn)向 1A2A2B1B AB3.單波繞組的元件聯(lián)結(jié)次序4.單波繞組的并聯(lián)支路圖上層邊上層邊下層邊下層邊15812+ y1+ y2+ y15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 94 11 3 10 2 9 1 8 15 7 14 6 131124,3,7kyyyy151A+ B15 7 14 6 138954122 10 3 11 4819512A1A2B1B2+ y單波繞組

23、并聯(lián)單波繞組并聯(lián)支路對(duì)數(shù)支路對(duì)數(shù)a=1電樞轉(zhuǎn)向電樞轉(zhuǎn)向12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14NSSNS電樞轉(zhuǎn)向電樞轉(zhuǎn)向 1A2A2B1B AB151A+ B15 7 14 6 138954122 10 3 11 4819512A1A2B1B25.單波繞組的特點(diǎn)l所有所有N極下的各元件串聯(lián)起來(lái)組成一條支路，所有極下的各元件串聯(lián)起來(lái)組成一條支路，所有S極下的極下的各元件串聯(lián)起來(lái)組成另外一條支路，并聯(lián)支路對(duì)數(shù)各元件串聯(lián)起來(lái)組成另外一條支路，并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a為為1，與磁極對(duì)數(shù)無(wú)關(guān)。與磁

24、極對(duì)數(shù)無(wú)關(guān)。l電刷位置應(yīng)使空載時(shí)正負(fù)電刷間的電動(dòng)勢(shì)最大。當(dāng)元件幾電刷位置應(yīng)使空載時(shí)正負(fù)電刷間的電動(dòng)勢(shì)最大。當(dāng)元件幾何形狀對(duì)稱時(shí)，電刷在換向器表面上的位置應(yīng)對(duì)準(zhǔn)磁極中何形狀對(duì)稱時(shí)，電刷在換向器表面上的位置應(yīng)對(duì)準(zhǔn)磁極中心線。心線。l電刷數(shù)等于主極數(shù)。電刷數(shù)等于主極數(shù)。l電刷間引出的電勢(shì)為每一支路的電動(dòng)勢(shì)。電刷間引出的電勢(shì)為每一支路的電動(dòng)勢(shì)。l電樞電流為各支路電流之和。電樞電流為各支路電流之和。7-6 其他型式電樞繞組簡(jiǎn)介1.復(fù)疊繞組 換向器節(jié)距：換向器節(jié)距：(1)kym m 并聯(lián)支路對(duì)數(shù)：并聯(lián)支路對(duì)數(shù)：amp2.復(fù)波繞組 換向器節(jié)距：換向器節(jié)距：kKmyp 并聯(lián)支路對(duì)數(shù)：并聯(lián)支路對(duì)數(shù)：am3.混合

25、繞組若單疊繞組若單疊繞組a=p，復(fù)波繞組，復(fù)波繞組a=m=p，則由該單疊繞組和復(fù)波繞，則由該單疊繞組和復(fù)波繞組構(gòu)成的混合繞組組構(gòu)成的混合繞組a2p。7-7 直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.電樞電動(dòng)勢(shì)的定義電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是指電機(jī)正、負(fù)電刷之間的電動(dòng)勢(shì)，電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是指電機(jī)正、負(fù)電刷之間的電動(dòng)勢(shì)，即每一條支路的電動(dòng)勢(shì)，簡(jiǎn)稱電樞電動(dòng)勢(shì)。即每一條支路的電動(dòng)勢(shì)，簡(jiǎn)稱電樞電動(dòng)勢(shì)。2.電樞電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式設(shè)電刷位于磁極的中心線上，電樞線圈是整距的，電樞導(dǎo)設(shè)電刷位于磁極的中心線上，電樞線圈是整距的，電樞導(dǎo)體有效長(zhǎng)度為體有效長(zhǎng)度為l，導(dǎo)體切割氣隙磁場(chǎng)的速度為，導(dǎo)體切割氣隙磁場(chǎng)的速度為v，則每根導(dǎo)，

26、則每根導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 iieb lv設(shè)電樞總導(dǎo)體數(shù)為設(shè)電樞總導(dǎo)體數(shù)為Z，有，有2a條并聯(lián)支路，則每一支路中的條并聯(lián)支路，則每一支路中的串聯(lián)導(dǎo)體為串聯(lián)導(dǎo)體為Z2a。電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電動(dòng)勢(shì)21ZaaiiEe21Zaiib lv21Zaiilvb引入氣隙平均磁密引入氣隙平均磁密Bav， 2112ZaaviiBbZaSb0 xv BavB空載時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)空載時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)21ZaaiiElvb2avZB lva260p nv0060aepzEnCna0avBl60epZCa式中，式中， 直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。Sb0 xv BavB負(fù)載時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的電樞

27、電動(dòng)勢(shì)60aepzEnCna Ean，改變，改變 或或n的大小，可使的大小，可使Ea的大小發(fā)生變化；的大小發(fā)生變化；Ea的方向取決于的方向取決于 和和n的方向，改變的方向，改變 的方向（即改變勵(lì)磁的方向（即改變勵(lì)磁電流電流If的方向）或的方向）或n的方向，即可改變的方向，即可改變Ea的方向。的方向。單位：?jiǎn)挝唬簄(r/min)； (Wb)；Ea(V)式中，式中， 負(fù)載時(shí)氣隙合成磁場(chǎng)的每極磁通。負(fù)載時(shí)氣隙合成磁場(chǎng)的每極磁通。3.電樞電動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)直流發(fā)電機(jī)：電源電動(dòng)勢(shì)（與電樞電流同方向）直流發(fā)電機(jī)：電源電動(dòng)勢(shì)（與電樞電流同方向）直流電動(dòng)機(jī)：反電動(dòng)勢(shì)（與電樞電流反方向）直流電動(dòng)機(jī)：反電動(dòng)勢(shì)（與電樞電

28、流反方向）NSabcd+AB12n直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖TeieiNSeabcd負(fù)載負(fù)載B12+AieinT直流發(fā)電機(jī)的工作原理圖直流發(fā)電機(jī)的工作原理圖7-8 直流電機(jī)電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩1.電磁轉(zhuǎn)矩的定義電磁轉(zhuǎn)矩是指電樞上所有載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力所形成的轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩是指電樞上所有載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力所形成的轉(zhuǎn)矩的總和。矩的總和。2.電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式每根電樞導(dǎo)體所受的電磁力每根電樞導(dǎo)體所受的電磁力iiafb li電磁力方向的判斷：電磁力方向的判斷：左手定則左手定則2aiiDtf2aiaDb li作用于該電樞導(dǎo)體上的電磁轉(zhuǎn)矩作用于該電樞導(dǎo)體上的電磁轉(zhuǎn)矩作用于一個(gè)主極下導(dǎo)體上的

29、電磁轉(zhuǎn)矩作用于一個(gè)主極下導(dǎo)體上的電磁轉(zhuǎn)矩21ZppiiTt212ZpaiaiDb li212ZpaaiiDlib2112ZpaviiBbZp22apavaDZTB lip作用于整個(gè)電樞上的電磁轉(zhuǎn)矩作用于整個(gè)電樞上的電磁轉(zhuǎn)矩2pTpT2aavaDZB lib0 xT avBbn理想化電樞的電磁轉(zhuǎn)矩理想化電樞的電磁轉(zhuǎn)矩所以所以電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩2aaIia，2atapZTICIa2apDavBl，因?yàn)橐驗(yàn)?.55teCC2tpZCa式中，式中， 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)。單位：?jiǎn)挝唬篒a(A)， (Wb)，T(N m)T Ia，改變改變 或或Ia的大小，的大小，可使

30、可使T的大小發(fā)生變化；的大小發(fā)生變化；T的方向取決于的方向取決于 和和Ia的方向，改變的方向，改變 的方向（即改變勵(lì)磁的方向（即改變勵(lì)磁電流電流If的方向）或的方向）或Ia的方向，就可以改變的方向，就可以改變T的方向。的方向。直流發(fā)電機(jī)的工作原理圖直流發(fā)電機(jī)的工作原理圖NSeabcd負(fù)載負(fù)載B12+AieinNSabcd+AB12n直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖Teiei3.電磁轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩( (與轉(zhuǎn)速方向相反與轉(zhuǎn)速方向相反) )電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩( (與轉(zhuǎn)速方向相同與轉(zhuǎn)速方向相同) )ffT小 結(jié)1.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)和磁化特性1）空載時(shí)氣隙

31、磁密的分布曲線）空載時(shí)氣隙磁密的分布曲線022ffH lFN i 00ffN ibHl空載氣隙磁密波形為一平頂波。空載氣隙磁密波形為一平頂波。直流電機(jī)的磁化特性曲線是指電機(jī)空直流電機(jī)的磁化特性曲線是指電機(jī)空載時(shí)每極主磁通載時(shí)每極主磁通 0與勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)與勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)F0之之間的關(guān)系曲線間的關(guān)系曲線 0=f(F0)。2）磁化特性曲線）磁化特性曲線氣隙線氣隙線)(0fIFO0磁化曲線磁化曲線2.直流電機(jī)的電樞繞組直流電機(jī)的直流電機(jī)的電樞繞組是由結(jié)構(gòu)形狀相同的元件按一定的規(guī)律電樞繞組是由結(jié)構(gòu)形狀相同的元件按一定的規(guī)律聯(lián)結(jié)而成的。電樞繞組元件的連接規(guī)律用各種節(jié)距來(lái)表征。聯(lián)結(jié)而成的。電樞繞組元件的連接規(guī)律用各種節(jié)距來(lái)表征。1）電樞繞組的節(jié)