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理想空载

3 直流电机磁场 (2)直流电机空载磁场分布



励磁绕组通直流电产生的磁场 空载时电机中的磁场分布对称 主磁通 漏磁通
3 直流电机磁场 主极磁场根据磁力线通路（磁路）差异区分
• 主磁通Φ ：通过气隙，并形成气隙磁场（主磁场）， 同时交链励磁绕组和电枢绕组 • 主极漏磁通Φf ：不通过气隙的磁通，不产生感 应电势 • 主磁通在转子导体(电枢绕组)中产生感应电势
y yK
ห้องสมุดไป่ตู้
K 1 p
2 直流电机绕组

画出单波绕组展开图
某直流电机，极数2p=4，虚槽数Qu，元件数S，换向 片数K均为15。
第一节距y1 Qu Qu 15 3 15 1 ' y1 3 y1 4 2p 4 4 2p 4 4 合成节距y和换向器节距yK K 1 15 1 y yK 7 p 2 第二节距y2
2 直流电机绕组
电枢绕组基本知识
元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。 元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中 一根称为首端，另一根称为末端。 极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用 表 示。 D 2p 叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前 一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。 波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串 联起来，象波浪式的前进。
y yc 1
2 直流电机绕组

画出单叠绕组展开图
某直流电机，极数2p=4，虚槽数Qu，元件数S，换向片 数K均为16。 第一节距y1
Qu 16 y1 4 2p 4
合成节距y和换向器节距yk
y yK 1
第二节距y2
y2 y1 y 4 1 3
2 直流电机绕组
3 直流电机磁场
3 直流电机磁场

直流电机励磁方式 直流电机空载磁场 直流电机负载磁场(电枢反应)
重要性：磁场特性直接影响电机运行性能。
3 直流电机磁场
3.1 直流电机励磁方式

他励式：励磁绕组与电枢绕组无关 自励式：

并励：励磁绕组与电枢绕组并联

电动机： 发电机：
I Ia I f I Ia I f
环形绕组示意图
鼓形绕组示意图
2 直流电机绕组 (2) 电枢绕组的演变 ①环形电枢绕组

优点
绕组不受极数的限制,即同样 的绕组可供不同极数的电机使用


缺点



中空铁心内侧导体无法切割磁 极磁通（无磁通可切）以产生 电势,即只有一半导体产生电动 势，浪费材料且增加电枢电阻 须手工绕制,制造费时,且绝缘处 理不易 使自感及互感增大致换向不良
9
10
11
12
13
14
15
2 直流电机绕组
(4) 连绕组
τ τ τ τ
电枢转向
16
1
2
3
4
5
6
7
8
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11
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16
S
N
S
N
S
15
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1
2
3
4
5
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15
2 直流电机绕组
(5) 电动势方向
τ τ τ τ
电枢转向
16
1
2
3
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5
6
7
8
9
10
11
12
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15
16
S
y yk 1



1）同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与 支路数相同，2a=2p。 2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动势最 大，电刷间电动势等于并联支路电动势。 3）电枢电流等于各支路电流之和。
为保证各支路电动势相等，不产生环流，可在电枢绕 组中理论上电位相等的点用均压线联结
N
S
N
S
15
16
1
2
3
4
5
6
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2 直流电机绕组
(6) 放电刷
τ τ τ τ
电枢转向
16
1
2
3
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5
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S
N
S
N
S
15
16
1
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3
4
5 B1 -
6
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15
A1 +
A2 +
B2 -
+
-
τ
τ
τ
τ
电枢转向
16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
感应电势导体沿铁心轴向分布 磁力线径向分布 运动方向：转子圆周切线方向 B、l、v三者正交

运动导体感应电势
e x Bx lv

载流导体产生电磁力 f x Bx li
3 直流电机磁场 (5) 直流电机空载磁化特性
(1) 画槽
16
1
2
3
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5
6
7
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2 直流电机绕组
(2) 放磁极
τ τ τ τ
16
1
2
3
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5
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16
S
N
S
N
S
2 直流电机绕组
(3) 画换向片
τ τ τ τ
16
1
2
3
4
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S
N
S
N
S
15
16
1
2
3
4
5
6
7
8
16 4
1
2 直流电机绕组

单叠绕组展开图
单叠绕组是把一个 主极下的元件串联 成一条支路并联支 路数等于极数
4极电机，Qu=S=K=16 单叠右行整距绕组 并联支路对数a=2=p
2 直流电机绕组

单叠绕组瞬间电路图
Next
2 直流电机绕组
发电机状态
电动机状态
2 直流电机绕组


单叠绕组特点
单叠绕组的特点是相邻元件(线圈)相互叠压,合成 节距与换向节距均为1，即：

单叠绕组与单波绕组比较

并联支路对数不同 每条并联支路所串联的绕组不同
2 直流电机绕组

小结



直流电机电枢绕组是无头无尾的闭合绕组； 直流电机电枢绕组至少有2条并联支路。 单叠绕组 a = p 即并联支路对数恒等于电机 极对数 单波绕组 a = 1 即并联支路对数恒等于1
电刷放置的一般原则是确保空载时通过正、负 电刷引出的电动势最大，或者说，被电刷短路 的元件中的电动势为零。 对于端接对称的元件，电刷放置在主极轴线下 的换向片上。

2 直流电机绕组 • 槽数Q • 虚槽数Qu= u×Q
• u为每个槽上下层各有元件边数 • 若每个槽上下层只有一个元件边，则u=1
• 绕组元件数S • 换向片数K 一般情况下，u=1则 Qu=K=S
极距 τ 第一节距 第二节距 合成节距 换向节距

单叠绕组元件
右行 左行
Q 2p Q y1 ε 整数 2p
y2 y1 y 7 3 4
' ' y2 y1 y 74 3
2 直流电机绕组
槽展开 τ
绕组放置 τ τ
安放磁极、电刷
τ
1
2
S3
4
5
6N 7
8
9
10 S
11 12 13 N 14 15
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
1
2
2 直流电机绕组

单波绕组展开图
2 直流电机绕组
2.1 直流绕组的构成
(1) 绕组的要求

绕组

由一系列元件边和端接线按一定规律排列构成 的感应电势和产生电磁力的导体集合 将导体感应电势有效组织起来 将电枢电流有效分布 节省材料 结构简单 制造维护方便

作用


要求

2 直流电机绕组
2.1 直流绕组的构成 主要分类
单波绕组是把所有 处于相同极性下的 元件都串联起来构 成一条支路并联支 路数等于2
4极电机，Q=Qu=S=K=15 单波左行短整距绕组 并联支路对数a=1
2 直流电机绕组

单波绕组电路图
2 直流电机绕组

单波绕组特点



1）同极下各元件串联起来组成一条支路，支路对数为 1，与磁极对数无关； 2）当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的 位置对准主磁极中心线，支路电动势最大； 3）电刷数等于磁极数； 4）电枢电动势等于支路感应电动势； 5）电枢电流等于两条支路电流之和。