直流电机的电枢反应
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：
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。
永磁无刷直流电机电枢反应综述与分析_谭建成
中图分类号:T M 36+1 文献标志码:A 文章编号:1001-6848(2009)11-0052-08永磁无刷直流电机电枢反应综述与分析谭建成(中国电器科学研究院,广州 510300)摘 要:就电枢反应对永磁无刷直流电动机性能的影响进行归纳和分析,指出一些值得商榷的地方,如采用基于电枢反应磁势分布图方法分析电枢反应对气隙磁场的影响,与将基于电枢反应磁势分解为直轴和交轴分量的传统分析方法相比,可得到更直观的理解和更准确的认识。
电枢反应影响程度大小的关键是转子磁路结构。
最后讨论了分数槽集中绕组无刷电机电枢反应的特殊问题。
关键词:无刷直流电动机;电枢反应;去磁效应;磁势谐波;转子涡流损耗S u mm a r y a n dA n a l y s i s o n t h e A r m a t u r e R e a c t i o n o fP e r m a n e n t Ma g n e t B r u s h l e s s D Cm o t o rT A NJ i a n -c h e n g(C h i n a E l e c t r i c a l A p p a r a t u s R e s e a r c h I n s t i t u t e ,G u a n g z h o u 510300,C h i n a )A b s t r a c t :S u m m a r i z e d a n d a n a l y s e d o n t h e a r m a t u r e r e a c t i o n o f t h e p e r m a n e n t m a g n e t b r u s h l e s s D C m o -t o r ,a n d d i s c u s e d s o m e q u e s t i o n s a b o u t a r m a t u r e r e a c f i o n o f P e r m a r e n t m a g n e t b r u s h l e s s D Cm o t o r .K e y Wo r d s :B r u s h l e s s D Cm o t o r ;A r m a t u r e r e a c t i o n ;M M Fh a r m o n i c ;D e m a g n e t i z i n g e f f e c t ;E d d y -c u r r e n t l o s s 收稿日期:2009-09-290 引 言永磁电机气隙磁场是由永磁磁势和电枢绕组磁势共同作用产生的。
电机与拖动考试试题与答案
直流电机部分一．填空题1.直流电机电枢绕组元件流过的电流是___________电流,流过正负电刷的电流是_________电流，直流发电机中电枢绕组产生的电磁转矩是_____ __性质的转矩,直流电动机电枢绕组电势的方向与电枢电流的方向__________。
2.直流电机的____________损耗等于___________损耗时效率最高。
3.他励直流发电机的外特性下降的原因有___________和__________，与之相比并励直流发电机的外特性，并励直流发电机电压变化率他励直流发电机。
4.并励直流发电机自励建压的条件有三个,它们是____ ___,________ __和_____________。
5. 一台并励直流电机Ea＞U时运行于_____ ____状态，此时电机I、Ia和If 之间的关系_____________， Ea＜U时运行在_____ ___状态，电机I、Ia和I之间的关系_____________。
f6. 直流电机空载时气隙磁密分布波形为___________波,电枢磁势分布的波形为___________波,电枢磁场空间分布波形为____________波。
7. 直流电机的电枢反应是，电刷放在几何中性线上，磁路处于饱和状态时,电枢反应的影响为(1)_________ _(2)__________。
8.按负载转矩的大小随转速变化的规律分类,负载可以分为_________,__________和________三类；位能性负载的机械特性位于____ _象限,反抗性负载的机械特性位于_________象限。
9.他励直流电动机恒转矩调速的方法有___________________,恒功率调速方法有________________。
10.他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,如降低电枢电压,则稳定后电枢电流将_________,电磁转矩将_________,转速将__________。
1.3 直流电机的电枢反应
第1章 直流电机
第1章 直流电机
第1章 直流电机
如果认为直流电机电枢上 有无穷多整距元件分布，则电 枢磁动势在气隙圆周方向空间
分布呈三角波，如图中 Fa所x 示。
讨论： 1) N越大，电枢磁动势波越趋于 三角波； 2）波形幅值出现在导体中的电 流改变方向处； 3）幅值为（1/2）N Ia。
1.3.2
第1章 直流电机
1.3.3
二、电刷偏离几何中性线上时的电枢反应
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 枢磁动势 和直Fa轴q 电枢磁 动势 。 Fad
电刷顺转向偏移
发电机 交轴和直轴去磁
电动机 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
的每极磁通 0，空载时，气隙磁通 与空载0 磁动势 或空F载f 0 励磁电流
的关系I f 0，称为直流电机的空载磁化 特性。如右图所示。
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。
1.3.1
第1章 直流电机
1.3.2
第1章 直流电机
1.3
1.3 直流电机的电枢反应
教学内容：
1.3.1 直流电机的空载磁场 1.3.2 直流电机负载时的磁场
1.3.3 直流电机的电枢反应
教学目的与要求：
1 掌握直流电机空载磁场 2 掌握直流电机负载磁场 3 熟练掌握直流电机电刷位于几何中性线上时的电枢反应 4 掌握直流电机电刷偏离几何中性线上时的电枢反应
（3）几何中性线——空载时磁密为零的线
直流电机电枢反应
直流发电机电枢磁场分布
直流发电机合成磁场分布
Hale Waihona Puke SSS2.直流电动机的电枢反应
N
N
n
N
m n
n
n′
β
m′
直流电动机主磁场分布
直流电动机电枢磁场分布
直流电动机合成磁场分布
S
S
S
总之，直流电机的电枢反应对直流发电机和直流电动机都是存在的， 通过分析可以总结如下： 直流电机有电枢反应，造成火花增大换向难。 发电机物理线顺转偏，发出电动势有所降低； 电动机物理线逆转偏，发出电磁转矩有减小。
产生的磁场称为电枢磁场。 如图所示为电枢磁场
电枢磁场
S
二、电枢反应
N
N n m S n′ m′
两极电机的主磁场
电枢磁场
直流电机在负载下运行，主极磁场和电枢磁场同时存在，它们 之间互相影响，把电枢磁场对主磁场的影响叫电枢反应。
S
1.直流发电机的电枢反应
N
N
n
N
n
m′
β
n m
n′
直流发电机主磁场分布
直流电机的电枢反应
一、直流电机的磁场
1、主极磁场
主极磁场有励磁绕组 通入励磁电流产生 （1）几何中性线 （2）物理中性线
N
n m n′ m′
nn´ mm´
S
在电枢电流为零的情况下，主
极磁场的nn´和mm´是重合的。
两极电机的主磁场
2.电枢磁场
当电机在负载下运行时，电枢
N
绕组中有负载电流流过，电枢电流
电机及拖动基础 第2版 邵群涛主编 课后习题(补充)
电机拖动课后补充习题第一章1—1 直流电机由哪些主要部件构成？各部分的主要作用是什么？1—2 简述直流发电机的工作原理。
1—3 简述直流电动机的工作原理。
1—4 在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们起什么作用？1—5 单叠绕组的特点有哪些？1—6 单波绕组的特点有哪些？1—7 画图表示单叠绕组的各种节距。
1—8 画图表示单波绕组的各种节距。
1—9 直流电机绕组元件的电动势和电刷两端的电动势有什么区别？1—10 什么是直流电机的电枢反应？1—11 直流电机的电枢反应对气隙磁场有什么影响？1—12 在直流发电机中是否有电磁转矩？如果有，电磁转矩的方向与电枢旋转方向相同还是相反？1—13 直流电动机工作时电枢回路是否有感应电动势产生，如果有，电动势的方向与电枢电流的方向相同还是相反？1—14 直流电机的换向极应安装在电机的什么位置？1—15 直流电机的换向极绕组如何接线？1—16 什么是换向？直流电机改善换向的方法有哪几种？1—17 画图表示直流电机的励磁方式有哪几种？在各种不同励磁方式的电机里，电机的输入、输出电流与电枢电流和励磁电流有什么关系？1—18 直流发电机的空载特性曲线与磁化曲线有何区别？又有何联系？1—19 如何判断直流电机是发电机运行还是电动机运行？它们的电磁转矩、电枢电动势、电枢电流、端电压的方向有何不同？1—20 并励直流发电机的自励条件是什么？如发电机正转时能自励，反转时能否自励？1—21 画图表示他励直流电动机的功率流程图。
1—22 画图表示并励直流发电机的功率流程图。
1—23 为什么并励直流发电机的外特性比他励直流发电机的外特性向下倾斜严重？1—24 一台直流发电机，N 145P=kW，N230U=V，N 1450n=r/min，求该电机额定电流。
1—25 一台直流电动机，N 10P=kW，N230U=V，N 1500n=r/min，N90%η=，其额定电流是多少？1—26 一台直流发电机，N 145P=kW，N230U=V，N 2850n=r/min，N85%η=，求该电机的额定电流及额定负载时的输入功率。
电机与拖动基础电子教案——第五篇第十八章 直流电机的磁场、电枢反应和电枢绕组
2）直轴电枢反映：当电刷不在几何中性 线上，出现了直轴电枢反应，从图上可 以看出：
A:若为发电机，电刷顺着旋转的方向移动 一个夹角，对主极磁场而言，直轴起去 磁反应，若电刷逆着旋转方向移动一个 夹角，则直轴电枢反应将是增磁的，
其中， 为气 隙计算长度，可见，磁密的
分布和气息的大小是成反比关系的，这就刚 好验证了上一节的磁密分布的曲线形式。
二、电刷不在几何中性线上的电枢磁动势：
看图：引出了直轴电枢磁动势，
直轴电枢磁动势：电枢磁动势的轴线与主磁极 轴线重合，称为直轴电枢磁动势。
三、交轴、直轴电枢反应：
1）交轴电枢反应：交轴电枢磁动势对主极磁场 的影响。
在这里，我们为了分析问题的简单，
假定（1）磁场是不饱和的，（2）发电机电 枢转向是逆时针，电动机为顺时针。这样， 我们就可以对上图进行叠加，可知
A:交轴电枢磁场在半个极内对主极磁场起去磁 作用，在另半个极内则起增磁作用，引起气 隙磁场畸变，使电枢表面磁通密度等于零的 位置偏移几何中性线，新的等于零的我们称 之为物理中性线。
2.单叠绕组电路图：
为了进一步说明单叠绕组各个元件的联接
次序及其电动势分布情况，按图18-7各元
件的联接顺序，可得到如图18-8所示的绕
组电路图。从图18-8可以看出，每个极下
的元件组成 一条支路，这就是说，单叠绕
组的并联支路数正好等于电机的极数，即
（ 为并联
支路2a对数2 p）。a这是单叠
绕组的重要特点之一。
是一个常数，称为电动势常数。
二、电磁转矩：
如果电动势和发电机相关，那么，电磁 转矩和电动机可以联系在一起，求解电 磁转矩的过程和求解电动势是一样的：
电机拖动基础考试试题及答案
20010-2011 第二学年期末考试试题电机及拖动》《电机及拖动》B 卷满分100 分，时间120 分钟一、填空题（每空1 分，共20 分）1、电力拖动系统通常由等五个部分组成。
2、生产机械的负载转矩特性基本上可分为三大类。
3、变压器是通过线圈间的作用，可以把一种电压等级、、、、、的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。
4、变压器的空载运行是指变压器一次绕组接在额定频率、额定电压的交流电源上，而二次侧5、采用绕组和时的运行状态。
绕组可以有效的削弱谐波分（增大和减小）。
量，同时使基波分量6、当s 在电磁转矩性质为此时电磁转矩性质为范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此时；在。
和两类。
范范围内运行于发电机状态，7、三相异步电动机根据转子不同可分为8、三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s 一般在围内。
二、判断题（每题2 分，共20 分）1、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于电枢绕组中。
（）2、直流电动机的人为特性都比固有特性软（）3、直流电动机串多级电阻起动，在起动过程中，每切除一级起动电阻时，电枢电流都会突变。
（）4、一台变压器原边电压U1 不变，副边接电阻性负载或接电感性负载，如负载电流相等，则两种情况下，副边电压也相等。
（）5、变压器在原边外加额定电压不变的情况下，副边电流大，导致原边电流也大，因此变压器的主磁通也大。
（）（）6、改变电流相序可以改变三相旋转磁通势的转向。
7、三相异步电动机当转子不动时，转子绕组电流的频率与定子电流的频率相同。
（）8、三相异步电动机的临界转差率Sm 的大小与转子电阻r2 无关（）9、异步测速发电机的剩余误差，是由加工装配过程中存在机械上的不对称及定子磁性材料性能的不一致性造成的。
（）10、三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。
（）三、简答题（每题5 分，共20 分）1、试简述在实际应用中，对测速发电机的几点要求。
2、试简述异步电电动机三种基本调速方法。
直流电机基础知识题库100道及答案
直流电机基础知识题库100道及答案1. 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案：B2. 直流电机空载时，其气隙磁密波形为（）。
A. 平顶波B. 正弦波C. 马鞍形波D. 以上都不对答案：A3. 直流电机负载时，其电枢磁动势波形为（）。
A. 三角形B. 矩形C. 正弦形D. 以上都不对答案：A4. 在直流电机中，右行单叠绕组的合成节距为（）。
A. 1B. -1C. -2D. 2答案：A5. 一台他励直流发电机，4 极，单叠绕组，额定电流为100 安，电枢绕组的支路电流为（）安。
A. 25B. 50C. 100D. 12.5答案：A（单叠绕组并联支路数= 极对数，100÷4 = 25）6. 一台他励直流发电机，额定电压为200 伏，四极，额定支路电流为50 安培，当电枢为单叠绕组时，其额定功率为（）kW。
A. 40B. 20C. 80D. 120答案：A（200V×(50A×4) = 40000W = 40kW）7. 并励直流电动机带较大负载运行时励磁绕组断开了，电机将（）。
A. 停转B. 飞车C. 可能飞车，也可能停转D. 无法确定答案：C8. 要改变并励直流电动机的转向，可以（）。
A. 改接励磁绕组与电枢的联接B. 增大励磁C. 改变电源极性D. 减小励磁答案：A9. 一台直流发电机，磁极固定，电枢和电刷以同一速度、同一方向旋转，则两刷间的电动势是（）。
A. 交流B. 直流C. 脉动直流D. 不能确定答案：A10. 一直流电动机拖动一台他励直流发电机，当电动机的外电压、励磁电流不变时，增加发电机的负载，则电动机的电枢电流和转速n 将（）。
A. 电枢电流增大，n 降低B. 电枢电流减少，n 升高C. 电枢电流减少，n 降低D. 电枢电流增大，n 升高答案：A11. 一台并励直流电动机将单叠绕组改接为单波绕组，保持其支路电流不变，电磁转矩将（）。
直流电机（12）直流电机的共同问题（二）直流电机的电枢反应感应电动势电..
1. 理解直流电机的磁动势和磁场2.掌握直流电机的电枢反应3.掌握直流电机电枢绕组的感应电动势4.掌握直流电机的电磁转矩本章基本要求直流电机的共同问题（二）直流电机的电枢磁动势和磁场 直流电机的电枢反应直流电机电枢绕组的感应电动势 直流电机的电磁转矩主要内容直流电机的共同问题（二）内容回顾直流电机绕组小结◆直流电机的电枢绕组总是自成闭路,为闭合绕组;◆电刷放置的一般原则是空载时正、负电刷间的电动势最大,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,且总是与位于几何中性线上的导体相接触;内容回顾直流电机绕组小结◆电枢绕组的支路数(2a )永远是成对出现,因为磁极数(2p )是一个偶数;且至少有2条并联支路; 单叠绕组: a = p (并联支路对数恒等于电机极对数)单波绕组:a = 1(并联支路对数恒等于1)◆单叠绕组适应于较大电流、较低电压的电机;单波绕组适用于较高电压、较小电流的电机。
23.4 直流电机的磁动势和磁场一、空载时的主磁场1.主磁通和漏磁通◆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励磁绕组通入直流电流产生;◆空载时电机中的磁场分布是对称的。
0f f I F s ìF -ïï F íïF -ïïî主磁通，经气隙进入电枢。
主极漏磁通(15-25%)φ0不进入电枢,只增加磁极的饱和程度。
内容回顾23.4 直流电机的磁动势和磁场一、空载时的主磁场主磁通路径：气隙→电枢齿→电枢轭→电枢齿→气隙→主磁极→定子轭→主磁极→气隙。
内容回顾23.4 直流电机的磁动势和磁场一、空载时的主磁场直流电机空载时的磁场分布内容回顾23.4 直流电机的磁动势和磁场一、空载时的主磁场2.气隙主极磁场的分布◆磁动势: 磁极范围内,励磁磁势大小相同。
◆磁密波形: 空载时的气隙磁通密度为平顶波。
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。
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直流电机的电枢反应
(一)电枢反应及其产生的原因
当直流电机接负载运行时，其激磁绕组和电枢绕组都有电流通过．分别产生各自的磁场，电枢磁场对主磁场所产生的影响，叫做电枢反应。
可见，}乜枢磁场的存在是直流电机出现电枢反应现象的原因。
为了便于研究电枢反应造成的影响，我们分别来分析主磁场和电枢磁场的情况。
当直流电机激磁绕组通电流，而电枢电流I=0时，在气隙中将建立激磁电流产生的主磁场，其方向用右手螺旋定则确定，并与磁极轴线方向一致，自左向右如图2-1-23所示。
通常我们把通过电枢轴心，并与磁极轴线垂直的平面叫做几何中性面。
而电枢表面磁感应强度B 等于零的平面，叫做主磁场的物理中性面。
在空载时，这两个平面重叠一处。
当激磁绕组不通电。
而只有电枢绕组通电时，则此电流所产生的磁场叫做电枢磁场，其方向仍用右手螺旋定则确定，其分布情况如图2-I一24所示。
由图可见，在电枢表面上电枢磁场B值为零的地方，正是在主磁极的轴线上，即电枢的下半部是Ⅳ极．上半部是S极。
无论电枢是否转动，电枢绕组电流分布情况总是不变的，因此，电枢磁场的轴线与主磁场轴线垂直相交，故称为交轴磁场。
东莞巨丰液压设备制造有限公司。