直流电机的磁场
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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。
影响饱和 程度
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: k 1 ; p 0 k 0 0
电枢反应：电枢磁动势对主极励磁磁动势建立的气隙 磁场的影响。
具体表现： •使气隙磁场分布发生畸变；
•使物理中性线位移（空载时，电机物理中性线 与几何中性线重合；负载时，物理中性线发生 偏转； •呈去磁作用
§1－4 直流电机的感应电势 和电磁转矩
一、直流电机的电枢电势
电枢电势：直流机正、负电刷之间的感应电势， 即每个支路里的感应电势。
§1-3 直流电机的磁场
一、励磁方式
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
I＝Ia
I＝Ia＝If
I=Ia+If
他励
串励
并励
I=Ia Ifc=Ia,I=Ia+Ifb; I=Ifc=Ia+Ifb 复励 永磁材料励磁
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。
引进极弧系数bp’和气隙卡氏系数
主磁场磁密的分布
空载磁化曲线
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。
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。 （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：
H dl I
H l
1
n
k k
IW
B
S
H
B
二、空载时磁场分布
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
直流电机空载时的磁场分布
磁通、磁路
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。 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。
1. 交轴磁势
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；
2 直轴磁势
电刷不在几何中心线上， 电枢磁势分为交轴和直轴分量
3 交轴电枢反应
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
1 Ni Fax ( a 2 x) 2 Da
合成磁场的磁密波形
Bax 0
对电枢磁势的认识：
一台制造好的电机， 它的电枢磁势(V)正比于 每极磁通φ（韦伯)和转速n（r/min), 与磁密分 布无关。
二、电磁转矩
一根导体的平均电磁力：
f av Bav li ia
作用在电枢上的总电磁力：
Ia ia 2a
f f av N Bav li ia N
* 励磁磁势的计算
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：
F H x Lx
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。
计算方法：1。先求经过某一段的磁通；
气隙磁场
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。
计算：求出一根导体在一个极距范围内切割气隙磁 密的平均感应电势，乘上一个支路里总的导体数。
直流电机的感应电势
具体计算： 一根导体： eav Bav li v
v 2 p n 60
Bav：平均磁密；li：导体长度； v：电枢旋转线速度 n：电枢旋转速度（r/min)
：每极磁通
Fax
4 直轴电枢反应
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。 ★★而直流发电机的电刷若是逆转向偏移 一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的 作用将是增磁的。
直流电机的电枢反应
一台制造好的电机， 它的电磁转矩正比于每极 磁通和电枢电流， 与磁密分布无关。
电势常数Ce和转矩常数CM决定于结构常数。 它们的关系为： CM 60 Ce 2
三、电磁功率
电枢电功率
Pem Ea I a Ce n I a 2 CM n I a M em 60
2a li 60
N：总导体数 Ce：电势常数
Bav li
2a
支路电势： Ea N eav N li 2 p n
pN n Ce n 60a
电枢磁势的认识
Ea pN n Ce n 60 a
机械功率
直流电动机：从电源吸收的电功率， 通过电磁感应 作用， 转换成轴上的机械功率； 直流发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的 机械功率等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的 电功率。
电磁转矩： M f D B l i N D av i a
2 2
D 2 p
M
li
li
Ia 2 p pN N I a CM I a 2a 2 2a
CM: 转矩常数
电磁转矩的认识
pN M I a CM I a 2a
饱和部分
Φ0
膝点
直线，不 饱和部分
F0' k ' F
(约1.1~1.35) Ff
F0’ Fδ’
三、直流电机负载时磁场
主极磁场
电枢磁场
合成磁场
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。
影响饱和 程度
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: k 1 ; p 0 k 0 0
电枢反应：电枢磁动势对主极励磁磁动势建立的气隙 磁场的影响。
具体表现： •使气隙磁场分布发生畸变；
•使物理中性线位移（空载时，电机物理中性线 与几何中性线重合；负载时，物理中性线发生 偏转； •呈去磁作用
§1－4 直流电机的感应电势 和电磁转矩
一、直流电机的电枢电势
电枢电势：直流机正、负电刷之间的感应电势， 即每个支路里的感应电势。
§1-3 直流电机的磁场
一、励磁方式
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
I＝Ia
I＝Ia＝If
I=Ia+If
他励
串励
并励
I=Ia Ifc=Ia,I=Ia+Ifb; I=Ifc=Ia+Ifb 复励 永磁材料励磁
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。
引进极弧系数bp’和气隙卡氏系数
主磁场磁密的分布
空载磁化曲线
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。
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。 （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：
H dl I
H l
1
n
k k
IW
B
S
H
B
二、空载时磁场分布
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
直流电机空载时的磁场分布
磁通、磁路
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。 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。
1. 交轴磁势
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；
2 直轴磁势
电刷不在几何中心线上， 电枢磁势分为交轴和直轴分量
3 交轴电枢反应
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
1 Ni Fax ( a 2 x) 2 Da
合成磁场的磁密波形
Bax 0
对电枢磁势的认识：
一台制造好的电机， 它的电枢磁势(V)正比于 每极磁通φ（韦伯)和转速n（r/min), 与磁密分 布无关。
二、电磁转矩
一根导体的平均电磁力：
f av Bav li ia
作用在电枢上的总电磁力：
Ia ia 2a
f f av N Bav li ia N
* 励磁磁势的计算
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：
F H x Lx
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。
计算方法：1。先求经过某一段的磁通；
气隙磁场
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。
计算：求出一根导体在一个极距范围内切割气隙磁 密的平均感应电势，乘上一个支路里总的导体数。
直流电机的感应电势
具体计算： 一根导体： eav Bav li v
v 2 p n 60
Bav：平均磁密；li：导体长度； v：电枢旋转线速度 n：电枢旋转速度（r/min)
：每极磁通
Fax
4 直轴电枢反应
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。 ★★而直流发电机的电刷若是逆转向偏移 一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的 作用将是增磁的。
直流电机的电枢反应
一台制造好的电机， 它的电磁转矩正比于每极 磁通和电枢电流， 与磁密分布无关。
电势常数Ce和转矩常数CM决定于结构常数。 它们的关系为： CM 60 Ce 2
三、电磁功率
电枢电功率
Pem Ea I a Ce n I a 2 CM n I a M em 60
2a li 60
N：总导体数 Ce：电势常数
Bav li
2a
支路电势： Ea N eav N li 2 p n
pN n Ce n 60a
电枢磁势的认识
Ea pN n Ce n 60 a
机械功率
直流电动机：从电源吸收的电功率， 通过电磁感应 作用， 转换成轴上的机械功率； 直流发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的 机械功率等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的 电功率。
电磁转矩： M f D B l i N D av i a
2 2
D 2 p
M
li
li
Ia 2 p pN N I a CM I a 2a 2 2a
CM: 转矩常数
电磁转矩的认识
pN M I a CM I a 2a
饱和部分
Φ0
膝点
直线，不 饱和部分
F0' k ' F
(约1.1~1.35) Ff
F0’ Fδ’
三、直流电机负载时磁场
主极磁场
电枢磁场
合成磁场
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。