电机与拖动基础第三章 直流电机原理(第二部分)

3 4 56
B1 －
7 8 9 10 11 12 13 14 15
A2 +
B2 －
+
－
放电刷的原则：正、负电刷之间得到最大的感应电
动势，或被电刷所短路的元件中感应电动势最小
•5
3. 单叠绕组元件连接次序
上层元件边
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4
•19
3.5.3 直流电机的电枢反应
Bδ τ
如磁路不饱和，总磁通量不变。但磁路饱和时，总磁通要降低， 称为去磁效应。
• 电枢磁通势改变气隙磁密分布及 每极磁通量大小的现象称为电枢 反应。
•06:50 •20
1）第一节距y1：与单叠绕组相同 2）合成节距y和换向器节距yk ：
y = yk
pyK K 1
yK

K 1 p
3）第二节距y2：
y2 y y1
•9
2. 单波绕组的展开图
实例：2P＝4， Ze=S＝K＝15 单波绕组
1.绕组数据计算
y1

ze 2p



15 4

1 4

4
y

yk

3.4 直流电机的电枢绕组
• 元件：构成绕组的线圈称为绕组元件 • Ny：元件的匝数 • 同一个元件的首端和尾端分别接到不同的换向片上，一个元
件的首端和另一个元件尾端接在同一个换向片上。
• 元件数S，换向片数K： S=K
绕组元件
•1
3.4 直流电机的电枢绕组
实槽数Z，一个实槽中的虚槽数u，总虚槽数Ze Ze=uZ=S=K
下层元件边
•6
4. 单叠绕组的并联支路图
•7
3.4 直流电机的电枢绕组
单叠绕组的特点 1) 每个极下的元件组成一条支路,并联支路对数a等于极对 数p: a = p 2)正负电刷间感应电动势最大，被电刷短路的元件里感应 的电动势最小。 3）电刷杆数等于极数。
•8
3.4.2 单波绕组
单波绕组：两个相邻连接的元件成波浪式前进，分别处于两对不 同的磁极下，每个元件所接的两个换向片相隔较远，y=yk≈2τ。 1. 节距
3.5.1 电枢电动势
电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的 感应电动势，也就是电枢绕组每个支路里的感 应电动势
一个极距范围内的平均磁密：Bav


li
一根导体的平均电动势： eav Bavliv
v 2 p n 60
eav

(
li
)li (2 p
n) 60

2 p
n 60
电枢电动势：Ea
转矩常数：Ct

pz
2a
=9.55Ce
T CtIa
•17
3.5.2 电磁转矩
例题3-4 已知一台四极直流电动机额定功率为l00kW，额定电压 为330V，额定转速为730r／min，额定效率为0.915，单波绕组， 电枢总导体数为186，额定每极磁通为5.98×l0-2Wb，求额定电磁 转矩。 解 转矩常数
根据感应电动势公式，气隙每极磁通Φ为
•16
3.5.2 电磁转矩
一根导体所受的平均电磁力：
fav Bavliia
导体里流过的电流：
ia

Ia 2a
Ia：电枢总电流
一根导体所受的平均电磁转矩：T1

fav
D 2
D 2 p
电枢总的电磁转矩
D pz
T zT1 zBavliia 2 2a Ia
K
m1 p

15 1 2

7
y2 y y1 7 4 3
•10
2. 单波绕组的展开图
y1=4 y＝yk＝7 y2=3
单波绕组元件的连接次序
•11
3. 单波绕组的并联支路图
•12
3.4.2 单波绕组
单波绕组特点 1. 单波绕组把相同极性下的全部元件串联起来组成一条支路。即
a＝1。 2.正负电刷间感应电动势最大。 3.电刷杆数等于极数。
的元件2对应边之间的跨距是合成节距y，用虚槽数
表示。每个元件首、末端所连两个换向片之间的跨 距是换向器节距yk，用换向片数来表示。
y=yk=1 （3）第二节距y2：连至同一个换向片的两个元件边 之间的距离，用虚槽数表示。
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y2=y1-y
τ
•3
2. 单叠绕组的展开图
实例： 已知一台电机的极数2P＝4， Ze＝S＝K＝16，画出它的右行单叠 绕组的展开图。
2.正负电刷间感应电动势最大。 3.电刷杆数等于极数。
在电机的极对数（大于1）、元件数以及导体截面积相同的 情况下：
单叠绕组并联支路数多，每个支路里的元件数少，适用于 较低电压较大电流的电机。
单波绕组支路对数始终为1，每个支路里含有的元件数多， 所以适用于较高电压、较小电流的电机。
•14
3.5 电枢电动势与电磁转矩

z 2a
eav

z 2a
2 p
n 60

pz 60a
n
电动势常数：Ce

pz 60a
Ea Cen
•15
3.5 电枢电动势与电磁转矩
例题3-3 已知一台l0kW、4极、2850r／min的直流发电机，电 枢绕组是单波绕组，整个电枢总导体数为372。当发电机发出 的电动势Ea=250V时，求这时气隙每极磁通量Φ。 解 已知这台直流电机的极对数p=2，单波绕组的并联支路 对数a=1，于是可以算出系数
额定电流
额定电磁转矩
•18
3.5 电枢电动势与电磁转矩
直流发电机和电动机电枢电动势与电磁转矩：
电枢电动势—输出电动势(与电枢 电流同方向) 电磁转矩—制动性转矩(与转速方 向相反)
电枢电动势—反电动势(与电枢电 流反方向）
电磁转矩—拖动性转矩(与转速方 向相同)。
电枢电动势的方向由电机的转向和主磁场的方向决定 电磁转矩的方向由电枢电流和主磁场的方向决定
1. 计算节距：
y1=Ze/2p=4
y＝yk＝1
y2=y1-y=3
计算节距 画绕组展开图
安放电刷
•4
2. 单叠绕组的展开图
y1=4 y＝yk＝1 y2=3
电枢转向
τ
τ
τ
τ
15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
S
N
S
N
S
14 15 16 1 2
+
A1
•13
单叠绕组和单波绕组特点比较
单叠绕组的特点
1) 每个极下的元件组成一条支路, 并联支路对数a等于极对数p: a = p 2)正负电刷间感应电动势最大，被 电刷短路的元件里感应的电动势最 小。 3）电刷杆数等于极数。
单波绕组特点
1. 单波绕组把相同极性下的全部元件 串联起来组成一条支路。即a＝1。
电枢绕组的全部导体数（z）
z=2uNyZ=2NyZe·
一个虚槽
•2
3.4.1 单叠绕组
1. 节距：
（1）第一节距y1：同一个元件两条边之间的距离， 以虚槽数计，总是整数。选择y1的依据是尽量 让元件里感应电动势为最大，y1应接近或等于 极距τ 。
y1

Ze 2p


整数
p：极对数
（2）合成节距y和换向器节距yk ：元件1与和它相连