第7章 直流电机的磁路和电枢绕组
直流电机试题及参考答案
4.直流电机电枢绕组型式由什么决定
答直流电机绕组型式由绕组和合成节距 决定。 为叠式绕组； 为波绕组，其中 为换向器片数， 为极对数。
5.★直流电机电枢绕组为什么必须是闭合的
答因为直流电枢绕组不是由固定点与外电路连接的，而是经换向器-电刷与外电路想连接的，它的各支路构成元件在不停地变化。为使各支路电动势和电流稳定不变，电枢绕组正常、安全地运行，此种绕组必须是闭合的。
A：不变，B：转速降低到原来转速的倍，
C：转速下降，D：无法判定。
答：C
7.在直流电机中，公式 Ф和 中Φ指的是：
A：每极合成磁通，B：所有磁极的总磁通，
C：主磁通每极磁通，D：以上都不是。
答：A
8.★直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则保持不变
A：输入功率，B：输出功率，
C：电磁功率，D：电机的效率。
答：下降，增加。
9.直流电动机电刷放置的原则是：。
答：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。
10.直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速。
答：升高，降低。
11.电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括损耗；对于直流电动机包括损耗。
答：C
19.若并励直流发电机转速上升20％，则空载时发电机的端电压U0将。
A：升高20％B：升高大于20％C：升高小于20％D：不变
答：B
20.直流电动机的额定功率指。
A,转轴上吸收的机械功率；B,转轴上输出的机械功率
C,电枢端口吸收的电功率D,电枢端口输出的电功率。
答：B
21.欲使电动机能顺利起动达到额定转速，要求电磁转矩大于负载转矩。
直流电动机构成及工作原理
直流电动机构成及⼯作原理⼀、直流电动机构成直流电动机由定⼦和转⼦两⼤部分组成。
（⼀）、定⼦部分：1) 机座机座⼀般⽤导磁性能较好的铸钢件或钢板焊接⽽成。
机座有两⽅⾯的作⽤：⼀⽅⾯起导磁作⽤，作为电机磁路的⼀部分。
另⼀⽅⾯起安装、⽀撑作⽤。
2) 主磁极主磁极通⼊直流励磁电流，产⽣电机⼯作的主磁场，它由主磁极铁⼼和励磁绕组组成。
主磁极铁⼼为电机磁路的⼀部分，主磁极绕组的作⽤是通⼊直流电产⽣励磁磁场。
3) 换向磁极换向磁极是位于两个主磁极之间的⼩磁极，⼜称为附加磁极，其作⽤是产⽣换向磁场，改善电机的换向。
它由换向磁极铁⼼和换向磁极绕组组成。
4) 电刷装置电刷装置的作⽤是通过电刷与换向器的滑动接触，把电枢绕组中的电动势（或电流）引到外电路，或把外电路的电压、电流引⼊电枢绕组。
（⼆）、转⼦(电枢)：直流电动机的转⼦⼜称电枢，它是产⽣感应电动势、电流、电磁转矩⽽实现能量转换的部件。
1) 电枢铁⼼电枢铁⼼是直流电动机主磁路的⼀部分，在铁⼼槽中嵌放电枢绕组。
电枢铁⼼⼀般采⽤硅钢⽚叠压⽽成。
2) 电枢绕组电枢绕组的作⽤是通过电流产⽣感应电动势和电磁转矩实现能量转换。
3) 换向器换向器的作⽤是将电枢中的交流电动势和电流转换成电刷间的直流电动势和电流，从⽽保证所有导体上产⽣的转矩⽅向⼀致。
4) 转轴转轴作⽤是⽤来传递转矩。
为了使电机能可靠地运⾏，转轴⼀般⽤合⾦钢锻压加⼯⽽成。
5) 风扇风扇⽤来降低运⾏中电机的温升。
⼆、直流电动机的⼯作原理直流电动机的⼯作原理如下：如下上图所⽰为最简单的直流电动机的原理图。
其换向器是由⼆⽚互相绝缘的半圆铜环（换向⽚）构成的，每⼀换向⽚都与相应的电枢绕组连接，与电枢绕组同轴旋转，并与电刷A、B相接触。
若电刷A是正电位，B是负电位，那么在N极范围内的转⼦绕组ab中的电流从a流向b，在S极范围内的转⼦绕组cd中的电流从c流向d。
转⼦载流导体在磁埸中要受到电磁⼒的作⽤，根据磁场⽅向和导体中的电流⽅向，利⽤电动机左⼿定则判断，如图中ab边受⼒⽅向是向左，⽽cd则向右。
直流电机的磁场和电枢反应
PM EaIa UIL UI f Ia2ra 2UIa P2 p f pa pb
发电机输入的是机械功率，外施机械功率不能全 部转化为电磁功率，因此，输入功率为：
P1 PM pmec pFe pad
27
功率平衡式
感应电动势和电磁转矩的有效磁通。
另外，由于磁极产生的磁通不可能全部通过气隙， 总还有一小部分从磁极的侧面逸出，直接流向相邻 的磁极，它只是与励磁绕组交链，不与电枢绕组交 链，故称磁极漏磁通 。
设磁极产生的总磁通为 则K
K
K
1
式中：K—场漏磁通，一般可取1.15~1.25
3
（一）主磁通和漏磁通
28
功率平衡式
不变损耗： 图中机械损耗 pmec和铁芯损耗 pF空e 载时就存在，
总称空载损耗 p0 ，当负载变化时，它们的数值基 本不变，故称为不变损耗。 可变损耗： 电枢绕组的铜损耗 pa 和电刷接触压降损耗 pb 是 由负载电流所引起的，称负载损耗 ，受负载电流 大小而变化，故又称可变损耗。
60
CT 2 Ce 9.55Ce
电磁转矩也可由电磁功率求得。
绕组不是整距、电刷位置位移以及气隙磁 场变化等也会对电磁转矩产生影响。
35
转矩平衡方程式
1.直流发电机转矩平衡式
由直原流动发机 电供 机给 的的电外磁施转机矩械T是转电矩磁为作T用1 使 发P1电机转子
受到制动的阻力转矩，即反转距（制动转矩）
电刷在交轴且绕组为整距时，直流电机感应电动 势的计算公式
Ea
pz 60a
n
Cen
Ce
pz 60a
电刷间电动势为直流，但是电枢导体的感应电动 势是交变的，其频率为：
(完整word版)直流电机中的励磁绕组跟电枢绕组的作用分别是什么
direct current motor，DC motor中文名称：直流电动机英文名称:direct current motor，DC motor定义:将直流电能转换为机械能的转动装置。
电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。
直流电机中的励磁绕组跟电枢绕组的作用分别是什么？电动机的作用是将电能转换为机械能。
电动机分为交流电动机和直流电动机两大类.（一）交流电动机及其控制交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。
异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。
三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。
1. 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的构造也分为两部分:定子与转子.(1)定子:定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。
它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。
（2）转子：转子是重点掌握的部分，转子有两种，鼠笼式与绕线式。
掌握他们各自的特点与区别。
鼠笼式用于中小功率（100k以下)的电动机,他的结构简单，工作可靠,使用维护方便。
绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为0.2—1。
5mm之间。
掌握定子绕组的接线方法。
2. 三相异步电动机的工作原理掌握公式n1=60f/P、S=(n1—n）/n1、n=（1-S)60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式,进行计算.同时记住：通常电动机在额定负载下的转差率SN约为0。
01—0.06。
书上的例题要重点掌握。
3. 三相异步电动机铭牌上的数据（1)型号：掌握书上的例子.（2）额定值：一般了解，掌握额定频率和额定转速,我国的频率为50赫兹。
(3）连接方法：有Y型和角型。
（4)绝缘等级和温升：掌握允许温升的定义。
（5)工作方式:一般了解。
4。
三相异步电动机的机械特性掌握额定转矩、最大转矩与启动转矩的关系。
直流电机
1.1.1直流电机的主要结构：直流电机由静止的部分定子和旋转的部分转子两大部分构成：1、定子部分：定子包括机座、主磁极、换向极和电刷装置等。
1）主磁极：在大多数直流电机中，主磁极是电磁铁，为了尽可能的减小涡流和磁滞损耗，主磁极铁心用1～1.2mm厚的低碳钢板叠压而成。
整个磁极用螺钉固定在机座上。
主极的作用是在定转子之间的气隙中建立磁场,使电枢绕组在此磁场的作用下感应电动势和产生电磁转矩.2）、换向极：换向极又称附加极或间极,其作用是用以改善换向。
换向极装在相邻两主极之间，它也是由铁心和绕组构成。
3）、机座：一是作为电机磁路系统中的一部分，二是用来固定主磁极、换向极及端盖等，起机械支承的作用。
因此要求机座有好的导磁性能及足够的机械强度与刚度。
机座通常用铸钢或厚钢板焊成。
4）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。
2、转子部分：转子又称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等。
1）电枢铁心：示电机主磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中因磁通变化而引起的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。
2）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。
2、转子部分：转子又称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等。
1）电枢铁心：示电机主磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中因磁通变化而引起的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。
2）电枢绕组：电枢绕组是由许多按一定规律联接的线圈组成，它是直流电机的主要电路部分，也是通过电流和感应电动势，从而实现机电能量转换的关键性部件。
1.1.2 直流电机的工作原理：1、直流发电机的工作原理：如图所示：从以上分析可以看出，线圈中的电动势及电流的方向是交变的，只是经过电刷和换向片的整流作用，才使外电路得到方向不变的直流电。
直流电机的基本工作原理及结构
直流电 动机的 工作原 理示意 图:
1.1.3 直流电机的铭牌数据 额定功率 PN
指轴上输出 指电刷间输出的 电动机 额定条件下电机 发电机 的机械功率 额定电功率 所能提供的功率 额 定 电U 压 N
在额定工况下，电机 出线端的平均电压
额定电流 IN
额定功率时对应的电流 在额定电压、额定电流下，运 电动机：是指输入额定电压。 行于额定功率时对应的转速. 电机铭牌上还标有其它数 额定励磁电流 I fN 据，如励磁电压、出厂日 对应于额定电压、额定电流、额 期、出厂编号等。 定转速及额定功率时的励磁电流
电刷从几何中性线偏移 角，电枢磁动势轴线也随 之移动 角，如图(a)(b) 所示。 电枢磁动势可以分解 为两个垂直分量：交轴电 F aq 枢磁动势 和直轴电枢磁 动势 。 F ad
电刷顺转向偏移
发电机 电动机 交轴和直轴去磁 交轴和直轴助磁
电刷逆转向偏移
交轴和直轴助磁 交轴和直轴去磁
1.4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩
漏磁通
磁力线不进入电枢铁心， 直接经过气隙、相邻磁极 或定子铁轭形成闭合回路
漏磁路
主磁通
磁力线由N极出来，经气隙、 电枢齿部、电枢铁心的铁轭、 电枢齿部、气隙进入S极，再 经定子铁轭回到N极
主磁路
直流电机中，主磁通是主要的，它能在电枢绕组中感应 电动势或产生电磁转矩，而漏磁通没有这个作用，它只是增 加主磁极磁路的饱和程度。在数量上，漏磁通比主磁通小得 多，大约是主磁通的20%。
0
N
A
为了经济、合理地利用材料， 一般直流电机额定运行时，额定磁 通 N 设定在图中 A点，即在磁化特 性曲线开始进入饱和区的位置。
0
I fN
I f0 I f F f 0 IN
直流电机的基本理论
附加损耗
铁损耗
电 机 学
在电机正常运行条件下，功率平衡方程式中的P1、 PM、P0 分别对应的表达式如下：
T1 T T0 P 1 P M P 0 其中，P0 T0 Pm PFe Ps pN 2 n pN PM T I a nI a Ce nI a Ea I a 2a 60 60a Ia I I f
电 机 学 基本方程式
U Ea I a Ra Ea CeΦn I I a I f (并励） P 1 P M pCua p f P2 PM ( pm p fe pad ) PM Ea I a PM TM CM ΦI a TM T2 T0
I
电 机 学
U
T1
T G Ia I f Ea
n
T0
U I f Rf
2、转矩平衡方程式 发电机轴上有三个转矩：原动机输入给的驱动转矩 T1 、电磁转 Tem 矩T 和机械摩擦及铁损引起的空载转矩 T0 。它是制动转矩，与 转速n方向相反，转矩平衡方程为：
15
Ra
U
T1 T T0
两个物理量之间的函数关系。
主要特性：
（1）外特性：If＝常数，U＝f（I） （2）调节特性：U＝常数，If＝f（I）。 （3）负载特性：I＝常数， U＝f（If）；
28
1 他励直流发电机的特性
电 机 学
他励发电机励磁回路与电枢回路互不连接，励磁电 流不随负载电流的变化而改变。
Rf
Ia
If
U
•电磁转矩：
•电磁转矩：
D
2 p
TM N
pN CM 2a
直流电机的磁路和电枢绕组
发电机
n
1
3 2
1－主磁极产生的气隙磁密波 2－电枢电流产生的气隙磁动势波 3－电枢电流产生的气隙磁密波
4 直流电机的电枢反应
N S
n 1
2
B
B
3 4
B
1－主磁极产生的气隙磁密波 2－电枢电流产生的气隙磁密波 3－磁路不饱和的合成气隙磁密波 4－磁路饱和的合成气隙磁密波
Fa Fa
F
5 直流电机电枢绕组的感应电动势
bδ
空载时单根导体的电动势：
e b lv
空载时电刷间电枢绕组感应 电动势： pz Ea 0 n Ce 0 n 60a 负载时的感应电动势：
0
Bδ
Bav
x
其中，空载每极磁通量：
0 Bav l
切割速度和电枢转速关系：
pz 电动势常数：Ce 60a
通过换向片，6个元件依次串连构成一个闭合回路。
2 电枢绕组与电刷连接
两个电刷位于换向器内圆对称位置(实际放置在外圆上)。
位于对称位置的电刷将闭合的6个线圈分成两个并联支路。 电刷将环形闭合电枢绕组分成两条对称的并联支路。
3 电枢绕组感应电动势和电流方向
根据主极磁场方向和电枢转向，可知：上半电枢表面元件边感应电 动势和电流方向指向外；下半电枢表面元件边感应电动势和电流方 向指向内。 思考：N、P电刷放在换向器什么位置，可在两个电刷间获得最大的 感应电动势？
Bδ
τ
2
直流电机主极磁场产生方式（励磁方式）
直流电机励磁方式，主要分为他励和自励两类。 他励：主极励磁电流由专门独立的直流电源供给， 与电枢绕组不相连接。永磁直流电机也可认为是他 励方式。
自励：励磁绕组与电枢绕组相连接，励磁电流由发电机 本身供给。 具体又可分为并励、串励和复励等形式：
第七章直流电机试题及答案
第七章直流电机试题及答案第七章直流电机⼀、填空（每空1分）1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是。
答：交流的。
2. ★★⼀台四极直流发电机采⽤单叠绕组，若取下⼀⽀或相邻的两⽀电刷，其电流和功率，⽽电刷电压。
答：减⼩，不变。
3. ★⼀台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流f I 不变，当加上⼀恒定转矩的负载后，发现电枢电流超过额定值，有⼈试在电枢回路中接⼀电阻来限制电流，此⽅法。
串⼊电阻后，电动机的输⼊功率1P 将，电枢电流a I ，转速n 将，电动机的效率η将。
答：不⾏，不变，不变，下降，下降。
4. ★⼀台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运⾏时，如果将电源电压降低了20℅，则稳定后电机的电流为倍的额定电流（假设磁路不饱和）。
答：1.25倍。
5. 并励直流电动机，当电源反接时，其中I a 的⽅向，转速⽅向。
答：反向，不变。
6. 直流发电机的电磁转矩是转矩，直流电动机的电磁转矩是转矩。
答：制动，驱动。
7. ⼀台串励直流电动机与⼀台并励直流电动机，都在满载下运⾏，它们的额定功率和额定电流都相等，若它们的负载转矩同样增加0.5，则可知：电动机转速下降得多，⽽电动机的电流增加得多。
答：串励，并励。
8. ★电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有⼀定的影响，当电枢电流I a 增加时，转速n 将，转矩T e 将。
答：下降，增加。
9. 直流电动机电刷放置的原则是：。
答：空载时正、负电刷之间获得最⼤的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。
10. 直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速，⽽在电枢回路中增加调节电阻，可使转速。
答：升⾼，降低。
11. 电磁功率与输⼊功率之差，对于直流发电机包括损耗；对于直流电动机包括损耗。
答：空载损耗功率，绕组铜损耗。
12. ★串励直流电动机在负载较⼩时，a I ；当负载增加时，T e ，a I ；n 随着负载增加下降程度⽐并励电动机要。
答：⼩，增加，增加，严重。
直流电动机电枢串电阻
引言直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机。
直流电机可作为电动机用，也可作为发电机用。
滞留电动机是将直流电转换成机械能的而带动生产机械运转的电器设备。
与交流电动机相比，直流机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，但是它具有良好的启动、调速和制动性能，因此在速度调节要求较要、正反转和启动频繁或多个单元同步协调运转的生产机械上，仍广泛采用直流电动机拖动。
在工业领域直流电动机仍占有一席之地。
因此有必要了解直流电动的运行特性。
在四种直流电动机中，他励电动机应用最为广泛。
一、直流电动机的工作原理如图1—1所示，电枢绕组通过电刷接到直流电源上，绕组的转轴与机械负载相连，这是便有电流从电源正极流出，经电刷A流入电枢绕组，然后经过电刷B流回电源的负极。
在图（a）所示位置，在N级下面导线电流是由a到b，根据左手定则可知导线ab受力的方向向左，而cd的受力方向是向右的。
当两个电磁力对转轴所形成的电磁转矩大于阻转矩是，电动机逆时针旋转。
当线圈转过180度时，这是导线的电流方向变为由d到c和b到a，因此电磁转矩的方向仍然是逆时针的。
这样就使得电机一直旋转下去。
图1—1 直流电动机的工作原理图二、直流电动机的结构直流电机由定子、转子和机座等部分构成。
2.1、转子电枢铁心——电枢铁心既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部分；电枢绕组就嵌放在电枢铁心的槽内。
电枢绕组——电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。
换向器—在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流电动机中，换向器起逆变作用，因此换向器是直流电机的关键部件之一。
2.2、定子主磁极——主磁极的作用是建立主磁场。
绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。
主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。
机座——机座有两个作用，一是作为主磁极的一部分，二是作为电机的结构框架。
直流电机电枢绕组原理
直流电机电枢绕组原理
直流电机的电枢绕组是电机的核心组成部分之一，它起着关键的作用。
电枢绕组由一根导线或多根绕组线组成，绕制在电机的铁芯上。
当通电时，电枢绕组中产生的电流会在磁场的作用下产生电磁力，并与磁场相互作用，从而使电机转动。
电枢绕组的原理基于安培力和洛伦兹力的相互作用。
根据安培力的规律，通过电流的导线会产生磁场，而洛伦兹力则描述了导体在磁场中受到的力。
在直流电机中，电枢绕组通电后会形成一个磁场，而磁场的方向由右手定则决定。
同时，电枢绕组中的电流会受到磁场的作用而受到力的作用。
根据洛伦兹力的规律，电流与磁场垂直时会受到最大力的作用，从而产生转矩，推动电机转动。
为了增加电机的转动力矩和效率，电枢绕组的设计非常重要。
常见的电枢绕组采用多层绕组的形式，绕制在铁芯上。
绕组的导线一般是由导电性良好的铜线制成，以保证电流的通畅。
此外，绕组的绕制方式也影响着电机的性能。
对于大功率的直流电机，采用脱带绕组可以减少电流的损耗，提高电机的效率。
另外，电枢绕组的绕制方式也会影响电机的特性。
采用平绕方式绕制的电机具有较高的转矩和力矩平衡性，适用于需要大转矩的场合。
而采用波绕方式绕制的电机则具有较高的转速和功率密度，适用于高速场合。
因此，在电机设计中，需要根据具体的应用要求来选择适合的电枢绕组方式。
总之，直流电机的电枢绕组是电机中至关重要的部分，它的设
计和绕制方式会直接影响电机的性能和特性。
通过合理的设计和优化，可以实现电机的高效运转和满足特定应用要求。
直流电机的电枢反应
直流电机的电枢反应
电枢反应
对称负载时，电枢磁动势对主极磁场基波产生的影响，这种现象称为电枢反应。
假设作用在直流发电机上的唯一磁动势是由定子磁场产生的。
然而，在电枢绕组中的电流也会产生一个强有力的磁动势，这个磁动势将扭曲和削弱由磁场产生的磁场。
无论在电动机还是发电机中这个对磁场的扭曲和削弱作用都有发生。
通常把电枢磁动势造成的反应叫做电枢反应。
直流电机的电枢反应
直流电机，励磁绕组几个通直流电的线圈（并励串励或复励）是固定不动的部分，而电枢绕组是装有换向器的绕组是转动的部分。
所谓的电枢反应是指电枢绕组在励磁绕组产生的磁场中转动，感生出电流，而该电流产生的磁场对励磁绕组产生的磁场严重影响。
电枢反应涉及两个磁场，正是这两个磁场的作用才是电能和机械能可以相互转化。
直流电机电枢反应对电机的影响。
气隙磁场发生畸变发电机运行时，前极尖的磁场被削弱，后极尖的磁场被加强；电动机运行时，前极尖的磁场被加强，后极尖被削弱。
电机学知识点
3.直流电机由定子和转子两大部分组成，定子部分包括主磁 极、机座、换向极、电刷装置、端盖等。转子部分包括转轴 、电枢铁心、电枢绕组、换向器等。定子的作用是建立主磁 场和进行机械固定。转子的作用是产生电动势，流过电流， 产生电磁转矩。
4.直流电机的额定值
电机的额定值是电机长期运行时允许的各物理量的值。直流 电机的额定值主要有额定功率、额定电压、额定电流、额定 转速等。 •额定功率PN(kW)：额定运行状态下电机的 输出功率 。 •额定电压UN(V) ：额定运行状态下电机出线端的平均电压。
1）电枢绕组的节距
第一节距y1：每个元件的两个元件边在电枢表面的跨距， 用虚槽数计算。
y1
Qu 2p
整数
式中： —小于1的分数。
第二节距y2：相串联的两个元件中，第一个元件的下层边 与第二个元件的上层边在电枢表面上所跨的距离，用虚槽
数计算。
合成节距y：相串联的两个元件对应边在电枢表面上所跨
电机学
第一篇 变压器 第二篇 直流电机 第三篇 交流电机的绕组电动势和磁动势 第四篇 同步电机 第五篇 异步电机
第一章 变压器的用途、分类与结构
1.变压器的基本作用原理
变压器是根据__电__磁__感__应___原理，将一种电压等级的交流电能 变换为同频率的另一种电压等级的的交流电能的静止电机。
2.变压器的主要额定值
第二章 变压器的运行分析
1.变压器的磁场
为了便于研究，根据变压器内部磁场的实际分布和所起作 用的不同，通常把磁通分为___主__磁__通___和_漏__磁__通____。
主磁通的性质和作用：主磁通沿铁心闭合，其磁路是一 种非线性磁路，m与I0 呈非线性关系，主磁通在一、二次 绕组中分别感应电势E1和E2，将电磁功率从一次绕组传递 到二次绕组，起__传__递__能__量_______的作用。
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磁场强度
磁通密度
b 0 H 0
N f if l
磁通密度
b 0 H 0
N f if l
每极磁通
0 b ldx l b dx 0
0
lB
πDa 式中， 电机的极距， ； 2p
极弧系数，
第七章 直流电机的磁路和电枢绕组
7-1 概 述
7-2 直流电机的磁路和磁化特性 7-3 电枢绕组的一般知识 7-4 单叠绕组 7-5 单波绕组 7-6 其他型式电枢绕组简介 7-7 直流电机电枢绕组的感应电势 7-8 直流电机电枢绕组的电磁转矩
第七章 直流电机的磁路和电枢绕组
基本要求： 1.了解直流电机空载气隙磁场的分布 2.了解直流电机的磁化曲线 3.了解单叠绕组和单波绕组的特点 4.掌握单叠绕组节距的计算方法 5.掌握直流电机的感应电动势和电磁转矩公式
2）第二节距 y2 ：相串联的两个元 件中，第一个元件的下层边与第 二个元件的上层边在电枢表面上
1 2
y1 y2
所跨的距离，用虚槽数计算。
节距的正方向：从换向器端观 察电枢时，从左至右的行进方向 为正。 •叠绕组：y2＜0 •波绕组：y2＞0
N
S
1
2
3
y1
y2
N
S
N
S
15 1
8
15
y1
3) 合成节距 y ：相串联的两个元件 对应边在电枢表面上所跨的距离， 用虚槽数计算。
bi Bav 。 B
b
Bav
B
bi
空载时直流电机的气隙磁密分布
4.磁化特性曲线
直流电机的磁化曲线是指电机的 每极主磁通0与每对极励磁磁动势 F0之间的关系曲线0=f(F0)。
0
气隙线 磁化曲线
空载磁场的分布情况
0
F0 (I f )
气隙线：把磁化曲线的起始直 线延长，即为电机的气隙磁化 曲线0=f(2F)，简称气隙线。
产生感应电动势、通过电流并产生电磁力或电磁转矩，使 电机能够实现机电能量转换。
直流电机电枢绕组的分类：
•叠绕组：单叠绕组、复叠绕组。 •波绕组：单波绕组、复波绕组。 •混合绕组：叠绕和波绕混合的绕组。
1.元件
定义：元件就是两端分别与两片换向片连接的单匝或多匝
线圈。元件是构成绕组的基本单元。
元件边 后端接
每极总磁通
m 0
2.直流电机的主磁路
主磁路的组成部分： 定子磁轭、主磁极、气隙、 电枢齿和电枢磁轭。
定子磁轭 S极(主磁极) N极(主磁极) 气隙 电枢齿 电枢磁轭
每对主极的励磁磁动势
F0 H dl H x l x
气隙 电枢齿
2 H l 2 H pl p 2 H t lt H yrl yr H ysl ys
前端接 首端 换向片 末端
(a)单叠绕组元件
(b)单波绕组元件
直流电机电枢绕组元件
电枢绕组的特点常用槽数、元件数、换向片数及各种节距 来表征。
后端接 上层边
1
下层边 前端接
2
1 2 3
当电枢每槽上、下层只有一个元件边时，电机的元件数S、
换向片数K、槽数Q 之间的关系为： S=K=Q
2.虚槽
在大型电机中，每槽的上下层各
放置若干个元件边。
虚槽
实槽
假设每个实槽包含 u个虚槽，则电机的虚槽数Qu与实槽数 Q之间的关系为：
Qu=uQ
虚槽数Qu 与元件数S、换向片数 K之间的关系为：
Qu=S=K
3.直流电机电枢绕组的节距
节距：相关的两个元件边之间的距离，通常以所跨过的槽
数或换向片数来表示。
极距 ：相邻两个主磁极沿电枢表面之间的距离，用所跨 弧长或虚槽数表示。 设电机的极对数为p，电枢外径为Da，则
饱和系数：电机额定转速下空载 运行时产生额定电枢电压所需要的 磁动势 2Ff 与气隙磁动势 2F 之比， 用k来表示，即
0
N
气隙线
a
b
c
磁化曲线
ac k 2F ab
一般，k =1.1~1.35。
0
2 Ff
I fN
F0 (I f )
7-3 电枢绕组的一般知识
电枢绕组的作用是什么？
简单，运行可靠。
7-2 直流电机的磁路和磁化特性
1.直流电机的空载磁场
•空载磁场可视为由励磁磁动势建立的励磁磁场（主磁场）。 •空载磁场的分布是对称的，磁通分为主磁通和漏磁通。
漏磁通： 主磁通 定义：经过气隙进入电枢，同时与励磁绕组和电枢绕组相交 定义：不进入电枢，而是直接经过相邻主极间或定子磁轭闭 合的磁通。 链的磁通。 作用：能在旋转的电枢绕组中感应电动势、并和电枢电流相 作用：只增加主极和定子磁轭磁路的饱和程度，不参与机电 互作用产生电磁转矩，实现机电能量转换。 能量转换。
1 2
y2
N
y
S
y y1 y2
4) 换向片节距 yk ：每个元件所联的 两片换向片在换向器表面的跨距， 用换向片数表示。
y1
y2
y
N
1 2 3
yk
yk y
S
N
S
yk>0
yk<0
右行绕组
左行绕组
15 1 8 15
yk
7-4 单叠绕组
主要内容：单叠绕组的节距、绕组展开图、元件联结次序图 、并联支路图。 单叠绕组：绕组中任何两个串联元件都是后一个元件紧叠在 前一个元件的上面，元件的出线端接到相邻的换向片上， y2 y=yk=±1。
7-1 概 述
1.磁场
•磁场是电机实现机电能量转换的媒介。
•主极磁场由永久磁铁或在励磁绕组中通入直流电流产生。
•直流电机的磁化特性对电机的运行性能有很大影响。
2.电枢绕组
•电枢绕组是电机实现机电能量转换的枢纽。 •电枢绕组的构成应能产生足够的感应电动势，并允许通过
一定的电枢电流，此外还要节省有色金属和绝缘材料，结构
2F 2Fp 2Ft Fyr Fys
2Ff 2N f i f
3. 空载时气隙磁密的分布曲线
空载时，励磁磁动势主要消耗在气隙上。当忽略铁磁材料 的磁阻和电枢表面的齿槽效应时，主磁极下气隙磁通密度 的分布取决于气隙的大小和形状。 气隙磁压降
2பைடு நூலகம் l F0 2N f i f
πDa 2p
或
Qu 2p
1）第一节距y1：同一元件的两个元件
边在电枢圆周表面跨过的距离，用虚 槽数计算。
1 2
y1
Qu y1 整数 2p
式中： —小于1的分数，用 来把y1凑成整数。 y1= y1< 整距绕组 短距绕组
N
N
S
1
2
3
y1
S
N
S
y1>
长距绕组
15 1 8 15