第二章 直流电机的空载磁场
第2章 直流电动机的基本理论及运行特性
I f f (I ) 定义：当 n C1 、U C2 时， 外特性曲线如图所示
If
由曲线可见，在负载电流变化时，若 保持端电压不变，必须改变励磁电流，补 偿电枢反应及电枢回路电阻压降对对输出 端电压的影响。
直流电机在工作过程中，定子主磁极产生主磁场，电枢电 流产生电枢磁场，电枢磁场对主磁场的影响叫做电枢反应。 电枢反应的结果：一是使气隙磁场畸变，一极尖磁场加强， 另一极尖磁场减弱；二是去磁效应，由于磁会饱和，每一磁极 的两个极尖磁通的增加量与减少量不相等，减少量大于增加量， 从而使总磁通量有所减小。明显表现在：原来的几何中性线n-n 处的磁感应强度不等于零，磁感应强度为零的位置，即电磁物 理中性线m-m逆旋转方向移动一角度（电动机），物理中性线 与几何中性线不再重合。如果电枢电流越大，电枢磁场越强， 电枢反应的影响就越大，物理中性线偏移的角度也就越大，这
并励直流发电机的功率流程图
2.4 直流电机的基本方程式
3. 转矩平衡方程式 原动机输入的转矩T1拖动发电机旋转。空载运行时，要克服 由空载损耗所对应的空载转矩T0，T0是个制动转矩，它的方向总 与电机的旋转方向相反。带负载时，电枢有电流，与磁场作用产
生电磁转矩Tem，Tem与T1的方向相反，也是个制动转矩。在带负
样会给电机的换向带来困难。
2.2 直流电机电枢电动势和电磁转矩
2.2.1 直流电机的电枢电动势
第2章 直流电机
第二章直流电机
内容提要
一、直流电机的工作原理
1、皮—萨电磁定律
f=其方向用左手定则确定。
Bil
2、直流电机电枢绕组内电流是交变的，直流电机具有可逆性。
二、直流电机的绕组
1、绕组的基本形式：单迭绕组和单波绕组。
2、单迭绕组的特点
a=a为支路对数，p为磁极对数。
p
3、单波绕组的特点
=
a a为支路对数，即单波绕组的支路对数与磁极对数无关，总等于1。
1
三、直流电机的励磁方式
1、直流电机的励磁方式：分为他励、并励、串励和复励。
2、他励直流电机
他励直流电机是一种励磁绕组与电枢绕组无联结关系，而由其它直流电源对励磁绕组供电的直流电机，励磁电流与电枢电流无关。
3、串励直流电机
串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联，电机的电枢电流与励磁电流相等。
4、并励直流电机
并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组并联，励磁绕组上所加的电压就是电枢两端的电压。
5、复励直流电机
复励直流电机的主磁极上装有两个励磁绕组，一个与电枢电路并联(称为并励绕组)，然后再和另一个励磁绕组串联(称为串励绕组)。也可以一个励磁绕组与电枢绕组串联后，再和另一个励磁绕组并联。
四、直流电机的磁场和电枢反应
1、直流电机的主磁路
分为五段：定子、转子之间的气隙；电枢齿；电枢磁轭；主磁路和定子磁轭。
2、直流电机的空载磁场
空载时，气隙磁场仅由主磁极上的励磁磁动势建立。
电机磁路中磁通数值不大时，磁动势随磁通成正比例地增加；当磁通达到一定数值后，磁动势的增加比磁通增加得快，磁化曲线呈饱和特性。
3、直流电机负载时的磁场及电枢反应
(1)负载时气隙磁场发生了畸变；(2)呈去磁作用；
电机拖动基础 第二章 直流电机
第二章直流电机(DC machine)
本章主要讨论
▪直流电机的基本结构和工作原理
▪直流电机的磁场分布、感应电动势、电磁转矩、电枢反应及影响、换向及改善换向方法
▪从应用角度分析直流电动机的工作特性和直流发电机的运行特性
2.1 直流电机的工作原理及结构
(basic operation principle and structure of DC machine)
一、直流电机的工作原理(basic operation principle)
1.直流电动机：实质上是一台装有换向装置的交流电动机；直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
原理：带电导体在磁场中受到电磁力的作用并形成电磁转矩，推动转子转动起来，
f=BiL 。
在直流电动机中，线圈中的电流是交变的，但产生的电磁转矩方向是恒定的。把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将有电流流过。如图1。
在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S 极下导体cd受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。
图1 图2
当电枢旋转到图2所示位置时,原N极性下导体ab转到S极下，受力方向从左向右，原S 极下导体cd转到N极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。
2.直流发电机：实质上是一台装有换向装置的交流发电机；
原理：导体切割磁力线产生感应电动势，e=BLV；
原动机驱动电机转子逆时针旋转，如图3。
电机及拖动基础第二章
电机学 Electric Machinery
指轴上输出 的机械功率
电动机
额定功率 PN
额定条件下电机
发电机
指电刷间输出的 额定电功率
对应于额定电压、额定电流、额定转 速及额定功率时的励磁电流
励磁方式
指直流电机的励磁线圈与电枢线 圈的连接方式
此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。
电机学 Electric Machinery
额定转速
额定功率7457W 1180r/min
额定电压500V
额定电流17A
工作制：连续 最高环境温度：40度
电能转换为机械能
发电机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流 电动势，作为直流电源，输出电能。
机械能转为电能
注意：不要孤立的看待发电机和电动机问题
视频：直流发电机－直流电动机系统
电机学 Electric Machinery
二、直流电机的结构
电机学 Electric Machinery
一台直流电机绕组数据为：第一节距：y1＝3
极对数：p＝2； 槽数 Q＝15；
换向器节距:yc=(K-1)/p=7
直流电机空载时磁场
直流电机空载时磁场
如图为一台四极直流电机空载时的磁场分布图。电机空载时的气隙磁场是由主极绕组通以直流电流建立的。电枢电流很小或等于零，电机无负载，即没有功率输出。1、磁场分布情况：
主磁通：绝大部分磁通经主极、气隙、电枢铁芯、同时与励磁绕组和电枢绕组相交链。
漏磁通：励磁绕组电流还产生一部分不经过电枢而只通过主极之间的空气隙而闭合的磁通，它在电枢绕组中不感应电势。
2、磁场特点：
a、主磁通回路中气隙小，磁导较大；漏磁通回路中气隙较大，磁导较小。这样，漏磁通数量比主磁通数量小很多。主磁通远大于漏磁通。
b、主极极靴宽度比一个极距小，且极靴下的气隙不均匀，所以，主磁通的每条磁力线所经过的磁回路都不尽一样，在磁极轴线附近的气隙较小，接近极尖处的磁回路中气隙较大。
若不计铁磁材料中的磁压降，则在气隙中各处所消耗的磁势均为励磁磁势，这样，气隙小处，磁密B大；气隙大处，磁密B小；在两极间的几何中心线处，磁密B＝0，于是，
当不计齿槽影响，直流电机空载时的气隙磁场的磁密波分布波形为：一个空间位置固定不变的平顶波。
3、电机磁化曲线：
电机运行需要一定量的，即要有一定大小的励磁磁势，而F＝WI，当W一定时，就需要有一定大小的励磁电流。电机磁化曲线是指主磁通与励磁磁势或励磁电流的关系曲线。即或
它可以通过电机磁路计算求得。电机磁化曲线形状与磁通所经材料的B－H曲线形状类似，而铁磁材料的B－H曲线是非线性的，所以，电机磁化曲线或是非线性的。如图：曲线分析：
a、起始部分几乎是一直线。因电机未饱和，磁动势主要降落
在气隙中，而气隙的磁导率为常数。延长这一直线部分得到气隙磁化曲线，即气隙线。
电机及拖动基础_(第四版)
电枢反应后磁动势波形
1、有负载时气隙磁场发生了畸变 2、电枢反应呈现去磁作用
27
第五节 感应电动势和电磁转矩的计算
一、感应电动势的计算
直流电机无论作电动机运行，还是发 电机运行，电枢内部都感应产生电动势。
t 60 2 pn 2 pn 60
式中，n—电枢的转速；p—极对数。 根据电磁感应定律，一个匝数为 N y 的元件 中感应电动势的平均值为：
2
（二）直流发电机的工作原理
用原动机拖动电枢逆时针方向恒速 转动，线圈边ab和cd就分别切割不同 极性磁极下的磁场，线圈中产生了交 变的电动势。由于换向器配合电刷对 电流的换向作用，在电刷A、B端的 电动势确是直流电动势。
一台直流电机 作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢 旋转，拖动生产机械旋转 ，输出机械能； 作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直 流电动势，作为直流电源，输出电能。
17
18
19
（二）单波绕组
单波绕组—不是把元件依串联，而是把相隔大约两个极距， 即在磁场中的位置差不多相对应的元件连接起来。
20
21
直流电机的电枢绕组除了单叠、单波两种基本形式以外，还有其他 形式，如复叠绕组、复波绕组、混合绕组等。
22
第四节 直流电机的励磁方式及磁场
一、直流电机的励磁方式
磁场
忽略电刷压降，则 Ea U I a Ra
E 结论：发电机：Ea U ；电动机： a U ；即根据 E a与U的大小判 断直流电机的运行状态。
二、转矩方程
1.发电机 2.电动机
Tem T1 T0
Tem T2 T0
三、功率方程
发电机：
Pem P p0 1
P2 Pem pCua pCuf pb P p 机械能→电能 1
A
0
I fN
If0 If F f 0 IN
BA
所以电机磁化曲线的形状必然和所采用的铁磁材料的B-H曲线相似。
在额定状态下，电机往往工作在饱和点 附近，这样即可以获得较大的磁通，又 不致需要太大的励磁磁动势，从而可以 节省铁心和励磁绕组的材料。
三、 直流电机负载时的磁场及电枢反应
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。 负载时电机中的气隙磁场由励磁磁动势和电枢 磁动势共同建立。 直流电机工作中，主磁极产生励磁磁动势，电 枢电流产生电枢磁动势。电枢磁动势对励磁磁动势 的影响称为 电枢反应。 定性分析磁场，可先不计非线性因素，将励 磁磁场和电枢磁场线性合成，再考虑饱和问题， 就可知电枢磁场对励磁磁场的影响。
特点：1）由同一个磁动势所产生 2）所走的路径不同，这就导致了他们 对应磁路上所产生的磁场的分布规律不同，在 这里，气隙磁场的大小和分布直接关系到电机 的运行性能，所以，这一点将是我们主要研究 的方向。
直流电机空载和负载的磁场(教育知识)
直流电机的磁场概述 直流电机磁场可由永久磁铁或励磁绕组通以直流电
励磁产生。永久磁铁的磁场较弱；通常由励磁绕组 建立主磁场。 直流电机的磁场由电机中各绕组，包括励磁绕组、 电枢绕组、换向极绕组共同产生。 励磁绕组起主 要作用。
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1
2.3.1 直流电机的空载磁场
空载：励磁绕组通有励磁电流，其它绕组无电流的状况
直流电机空载时的磁场分布
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2
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。
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。
漏磁通、漏磁路：不进入 电枢铁心，直接经过相邻
影响饱和 程度
的磁极或定子轭。
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3
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；
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4
励磁磁势的分析
磁路计算常用公式：
H dl I
n Hklk IW
1
B
S
HB
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5
励磁磁势的分析
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。
电机学(第三版)第二章 直流电机
P UI 2
2 a a
2 f
pad
pCua I R pCuf I R f pCua pCuf pCu
转矩平衡方程
P Pem p0 1 ＋ 稳态恒速运行时 ，有 ＝ 即 T＝Tem＋T0 1 Ω Ω Ω
长沙理工大学电气工程学院
他励直流发电机的运行特性
长沙理工大学电气工程学院
直流电机绕组元件
长沙理工大学电气工程学院
电枢绕组元件在槽内的放臵
每一个元件有两个放在 槽中切割磁力线、感应 电动势的有效边，称为 元件边。元件在槽外的 部分一般只作为联接引 线，称为端接。
与换向片相连的一端称为前端 接，另一端叫后端接。为了便 于绕组元件边放在某一槽的上 层，另一个元件边则放在另一 个槽的下层。
Bavl
（1）
n （ 5） v 2 p 60
故式（2）最终可改写为
（4 ）
E
令
Na / 2 a
k 1
ek lv
Na / 2 a
k 1
B ( x)
（ 2）
pN a E n C E n 60a
（6）
k 1
B ( x) Bav
Na （3） 2a
长沙理工大学电气工程学院
U0
n nN
第2章直流电机
b、在不同极性磁极下的导体感应电动 势e 方向相反；
c、“外稳内变”电枢绕组电压为交流,电刷上的电 压 为恒定直流。
2、 直流电动机重要公式及特性
2.1 安培力定律 －电动机原理：
F＝B li (符合左手定则)
电刷
+ U
N I
I
–
S
3.1 直流电动机的工作原理
* 将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体 有电流流过。 * 电机内部有磁场存在。 * 载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 的作用 f=Blia （左手定则） * 所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转 /分)旋转，以便拖动机械负载。
3.2 直流发电机的工作原理
4）电刷的安放 ：应固定放置在换向器上的几何中性线上。 5）电路图 （见书中图2.21）另还可等效为如下电路图
由图可见：直流电枢绕组支路都是成对出现， 故常用并联支路对数 a= 表示，对于单叠绕组 a= = p
单波绕组
1、节距特点： y1 等于或约等于 τ （常采用短距）， y 约等于 2 τ 。
（1）调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。 （2）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。 （3）易于控制。
应用：
（1）轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等 调速范围大的大型设备。 （2）用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。 （3）家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具
电机学总结
（换向器式直流电机）
直流电动势
换向器配合电刷电枢绕组感应电动势
−−−−−−→−第二章直流电机
2.1概述
一、直流电机的工作原理
电枢铁心气隙换向片换向器电枢电刷
●增加线圈个数并按一定规律串联起来减少导体中感应电动势的脉动
●电刷和磁极的位置相对静止
●
从电机的端口看，电机作发电机或电动机运行的区别在于电流方向发生变化发电机惯例电动机惯例
二、直流电机的主要结构部件
⎪⎪
⎪
⎪⎩
⎪
⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧换向器电枢绕组电枢铁心
转子（电枢）机座
电刷装置换向极主磁极定子三、直流电机的额定值
1、额定功率P N （额定输出功率）
6、额定转速n N 2、额定电压U N
7、额定效率ηN 3、额定电流I N
8、额定转矩T N 4、额定励磁电压U fN 9、额定温升τM
5、额定励磁电流I fN
2.2直流电机的电枢绕组
一、基本特点
绕组元件（元件）元件边端接
虚槽
S=K=Z i
1、第一节距y 1（长距、短距、整距）
2、第二节距y 2
3、合成节距y
4、换向器节距y k
（左行绕组、右行绕组）
二、单叠绕组
（1）节距计算（2）绕组连接表（3）绕组展开图
每个主极下的串联元件总是构成一条电动势方向相同的支路几何中性线——电机空载时此处的径向磁场为零
)
(00F f =Φ)(0δF f =Φ（4）电刷放置
电刷放置的一般原则：确保空载时通过正、负电刷引出的电动势最大，被短路的
元件中的电动势为零。
换向器上的几何中性线对应于一个主极，换向器上便有一条几何中性线●
电刷应固定放置在换向器上的几何中性线上（5）绕组并联支路
并联支路数等于主极数2a=2p
第二章_第三节__励磁方式_电枢反映_感应电动势的计算_
ZB x I a ldx
1
ZI a B xldx
其中： 0 B xldx
令
CT
pZ 2 a
，称其为转矩常数
2.3 转矩常数和电动势常数
转矩常数:
pZ CT 2 a
Zp 电动势常数: Ce 60a
pZ 60 pZ CT 9.55Ce 2 a 2 60a
3 能量转化
由于 Ea Caf I f ，Tem CT I a
Ea I a ( Ea Caf I f ) I a Caf I f I a (Tem CT I a ) Tem
即
，
Pem Ea I a Tem
来自百度文库
3 能量转化
Pem Ea I a Tem
2.2
dx 段上的元件边受到的力矩
Da Da Tem f x N y B xia l 2 2
元件边数： 2 S dx Da
dx 段上的元件边产生的力矩
=（ 段上的元件边数）*（单个元件在直径为 D的电枢上产生的力矩）
S dTem (2 dx)Tem Da Da S ( N y B x ia l ) 2 dx 2 Da 1
结论：说明直流电机中机电能量是可以互相转换的
N y SB x ia ldx
2.2
4-直流电机的磁场、感应电势、电磁转矩--注册电气工程师供配电专业
• 电枢磁动势的出现使 气隙磁场发生畸变， 并产生电磁转矩，实 现了机电能量的转换。
• 分析方法：单独由电 枢绕组产生的电枢磁 场的分布情况
分析电枢磁势波形
电刷放在几何中性线上时，电枢磁动势的轴线与 主极轴线正交，固称为交轴电枢磁动势。与主 极轴线正交的轴称为交轴，重合的轴称为直轴。
第 二 章 直流电机的基本理论
2.4 直流电机的励磁方式及磁场 2.6 直流电机的电磁转矩和电动势
2.4 直流电机的励磁方式及磁场
• 一、励磁方式 ：直流电机的磁场,可以由 永久磁场产生.也可以由励磁绕组产生.前 者为永久磁场后者为电磁场,一般来讲永 久磁铁的磁场较弱,所以现在绝大多数直 流电机的主磁场都是由励磁绕组通以直 流励磁电流产生的.我们称这种磁场为直 流电机的主磁场,有时也称为励磁磁场.
• 励磁绕组的供电方式称为励磁方式.
• 直流电机分他励和自励两大类方式.
一、励磁方式 1. 直流电动机按励磁方式分类
他励 + Ia
If +
Ua
M
Hale Waihona Puke Baidu
Uf
－
－
+ I Ia
U
M
－
If 并 励
+I
串 励U
－
第2章直流电机
1-2、3-4、5-6、7-8 分别构成4个线圈
2.3.2 绕组的基本形式 （一）单叠绕组
单叠绕组的特点：元件的两个端子连 接在相邻的两个换向片上。 单叠绕组的所有的相邻元件依次串联， 即后一元件的首端与前一元件的末端 连在一起，接到一个换向片上。最后 一个元件末端与第一个元件首端连接 在一起，形成一个闭合回路。 元件的跨距：上层元件边与下层 元件边的距离（用槽数表示）称为跨 距。一般要求元件的跨距等于电机的 极距。 右上图中，跨距为4槽。
φ N
i
b i c F
a d
S φ
电动机模型
图 2-2 直流电动机的工作原理模型
当线圈ax中 通入直流电 流时
线圈边a和x上均受到电磁力，根据左 手定则确定力的方向。这一对电磁力 形成了作用于电枢的一个电磁转矩。
当安装换向器以后，将直流电压加于电刷端，直流电流经电刷流过电枢上 的线圈，则产生电磁转矩，电枢在电磁转矩的作用下就旋转起来。 由于换向器配合电刷对电流的换向作用，使得线圈边只要处在N极下，其中 通过电流的方向总是由电刷A流入的方向；而在S极下时，总是从电刷B流出的 方向，就使电动机能够连续地旋转。
新中国后的长春是我国汽车工业的摇篮.同时，长春也是新中国电影的摇篮，新 中国电影史上的众多第一都是在这里抒写.……长春又是我国著名的“森林城”，其 绿化率一直在我国大中城市中名列前茅，曾荣获“全国造林绿化十佳城市”、“全国 园林绿化先进城市”和“国家园林城市”等称号； 长春也是我国著名的科技文化城，这里除有着众多的国内科技第一外，这里还 有众多的科研院所、国家级实验室以及国家重点学科等。 长春的自然风光非常美丽迷人，有着鲜明的东北特色
电机及电力拖动-直流电机的磁场
二、直流电机的电枢磁场
1、电枢磁场的形成 电枢绕组中的电流所建立的磁场，称为电枢磁场 电枢磁场的分布情况与电刷的位置有关
一） 电刷在几何中心线上 1、电枢磁场的分布（交轴电枢磁场） 2、电枢磁场的特点 ① 在空间静止不动； ② 以电刷所在的轴线为对称轴对称分布，
此时是交轴电枢磁场； ③ 电枢磁密Ba在气隙中的分布为马鞍形。
2023/10/10
二、直流电机的电枢磁场
二）电刷不在几何中心线上 1、电枢磁场的分布 2、电枢磁场的特点 电枢磁场由直轴电枢磁场和
交轴电枢磁场两部分组成。 直轴电枢磁场的分布及特点与
励磁磁势建立的主磁场相同。 交轴电枢磁场的分布及特点同上一）
2023/10/10
三、电枢反应
1、定义 电枢磁场对主磁场的影响称为电枢反应
2、电枢反应的分类 电枢反应分直轴电枢反应和交轴电枢反应两种。
3、交轴电枢反应 ① 电枢反应使主磁极下的磁力线扭转，合成磁场发生畸变； ② 电枢反应使每一个主磁极下的磁通量减小； ③ 造成气隙密度分布不均匀。 4、直轴电枢反应 ① 若直轴电枢磁势Fad与主极磁势Ff方向相同，起增磁作用。 ② 若直轴电枢磁势Fad与主极磁势Ff方向相反，起去磁作用
T CT Iwenku.baidu.coma
60 pN
CT 2
· 60a
9.55Ce
电机学第二章直流电机(完美解析)-(最新版)
E CE n
CE
pNa 60a
Tem CT Ia
CT
pNa
2 a
✓Φ为每极磁通量，空载时由励磁电流产生，负载时由励磁电流
和电枢电流共同产生。
✓ CE为电动势常数CT为转矩常数，与电机结构有关。
CT
30 π
CE
2.4 直流发电机的基本特性
2.4.1 基本方程
2、负载特性 当n=常值、I=常值时，U=f (If)的关系曲线。
U
I=0
E A I=const
✓ 空载特性与负载特性之
U
间存在一个特性三角形—
EAU。
O
I,f1 If1
If
他励发电机负载特性曲线
2.4.2 他励发电机的运行特性
3、外特性 当n=常值、If=常值时，U= f (I) 的关系曲线。
U
If I
S
A
rj rf
V
RL
A
复励发电机实验接线
2.4.3 复励发电机的特点
复励发电机外特性
U U0
过复励 平复励
差复励
欠复励
O
IN I
复励发电机外特性曲线
2.5 直流电动机的基本特性
2.5.1 基本方程
If
I
+
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二、励磁磁势及其计算原则
1、主磁路
主磁极1（N） 气隙1 电枢齿1 电枢铁心（轭） 定子轭 主磁极2（S） 气隙2 电枢齿2
O B F f I f or : I f Ff B O 2、磁路计算目标： 3、计算依据：安培环路定律、磁路的基尔霍夫定律 4、计算方法： l 分段、线性化
la
bc D D1
Fj H j l j
5、机壳磁轭磁压降的计算 D2 D j D D B
m j
2S j
Sj
2
j
2
lj
Lj l j
4p
h
b0
b
m
m
hz D2 Dj
la
bc D D1
四、电机的磁化曲线
0 Wb
F 0
气隙线
c
要产生一定的主磁通 0就需 0 改变时， 要一定的励磁安匝 F f 。 Ff 所需的 也改变。表示 与 0 Ff 0 称为铁心磁路 f F f 的关系 的磁化曲线。 为了合理地利用铁心材料， 在额定转速下产生的空载电势 等于额定电压时所对应的磁通 值，选在曲线开始弯曲处，如 图中的C点。
i
6、如某一段截面是变化的，例如电枢齿的不同齿高上 有不同的截面积，则作相应的简化，如取距齿根1/3 齿高处的磁感应强度 B z 1 作为计算的平均齿磁感应强 3 度。
二、励磁磁势及其计算原则
7、如果磁路是用电工钢片叠成的，考虑叠 片之间的空隙和叠片绝缘层，计算其有效 截面积时应把这段的名义截面积乘以一个 数值小于1.0的叠片系数 k。 c
j
F f 2 H 2 H z hz H a la 2 H m hm H j l j
S
D2 Dj
h
b0
m
Nb
la bc D D1
hz
m
Ff F Fz Fa Fm Fj
二、励磁磁势及其计算原则
5、上述五部分中，气隙磁压降最大，这段磁路是线性 的。其余四段均为铁磁物质，H与B有非线性关系， 即 Fe 并非常数，H值只能从各段材料对应的磁化曲 线中查取。其计算流程为 i Si Bi 查磁化曲线 Ｈ i
三、气隙磁感应强度分布和各部分磁压降
B
F 2 H 2
D
2p
b
0
0 B bl l
计算极弧系数
0
（0.55~0.75）
1、气隙磁压降计算
F 2k H 2k B
0
k 气隙系数（ > 1.0）
0 B bl l 0
精品课件！
作业
P.16：1-2，1-4
P.22：2-1，2-4
本章主要内容
一、直流电机的空载磁场和磁通 二、励磁磁势及其计算原则
三、气隙磁感应强度分布和各部分磁压降
四、电机的磁化曲线
一、直流电机的空载磁场和磁通
主 磁 通 漏 磁 通
S N
0
k 1.15 ~ 1.20 每极总磁通 m 0 k 0 k 1 0 （主极磁通）
2、电枢齿磁压降的计算
Fz 2 H z 1 3hz Bz 1 3
4 D hz B t z D tz 3 b bc Z z 1 3 bz 1 3 kc Z
lj
h
b0
b
m
m
hz D2 Dj
la
bc D D1
3、电枢铁心磁压降的计算
O
Ff 0
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F f A
k
Ff 0
F 0 电机磁路的饱和系数（1.1~1.35）
四、电机的磁化曲线
0 Wb
F 0
气隙线
k
Ff 0 F 0
c
影响电机磁路饱和系数 有哪些因素？
(1) 气隙的大小；
(2) 磁性材料的性能； (3) 工作点的选取。
O
Ff 0
F f A
精品课件！
Fa H a la
Ba
0
2ha La kc
la
D1 ha
2p
lj
D D1 2hz ha 2
h
b0
b
m
m
hz D2 Dj
la
bc D D1
4、主极铁心磁压降的计算
Fm 2H m hm
Bm
lj
m
bmlm kc
m k 0
h
b0
b
m
m
hz D2 Dj