2.3电枢反应、电动势和电磁转矩

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为什么电枢磁 动势成三角波?
由于主磁极下气隙长度基 本不变,而两个主磁极之间, 气隙长度增加得很快,致使电 枢磁动势产生的气隙磁通密度 为对称的马鞍型,如图中Bax 所示。
Fax
Bax
为什么磁感应强度B的 中心线发生偏移?
3 直流电机的电枢反应
当励磁绕组中有励磁电流,电 机带上负载后,气隙中的磁场是励 磁磁动势与电枢磁动势共同作用的 结果。电枢磁场对气隙磁场的影响 称为电枢反应。
0
Hale Waihona Puke Baidu
I fN
If0 If F f 0 IN
2 直流电机负载时的负载磁场 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。
右图为一台电刷放在几何中性线 的两极直流电机的电枢磁场分布情况 (假设励磁电流为零,只有电枢电流)
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 Fax 所 示。
1)、使气隙磁场发生畸变
空载时电机的物理中性线与几何中性线重合。负载后由于 电枢反应的影响,每一个磁极下,一半磁场被增强,一半被削 弱,物理中性线偏离几何中性线 角,磁通密度的曲线与空载 时不同。
2)、对主磁场起去磁作用
磁路不饱和时,主磁场被削弱的数量等于加强的数量,因此 每极量的磁通量与空载时相同。电机正常运行于磁化曲线的膝部, 主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高,铁心磁阻增大,增 加的磁通少些,因此负载时每极磁通略为减少。即电刷在几何中 性线时的电枢反应为交轴去磁性质。
极身
极靴 几何中性线

(a)气隙形状
为了感应电动势或产生电磁转 矩,直流电机气隙中需要有一定量 的每极磁通 0 ,空载时,气隙磁 通 0 与空载磁动势 F f 0 或空载励磁 电流 I f 0 的关系,称为直流电机的空 载磁化特性。如右图所示。
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 性曲线饱和与未饱和的转折点,又称 为膝点。
2 直流电机的电磁转矩
产生:电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受电磁力的作用,
该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。
pN ΦI a CT ΦI a 大小: Tem 2 πa pN 其中C T 为电机的转矩常数,有 CT 9.55Ce 2 πa
可见,制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电 流成正比
2.3 电枢反应、电动势和电磁转矩
1 直流电机的空载磁场
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 (励磁绕组有电流, 其他绕组无电流)
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
空载时,主磁极下气隙磁通密度的分布就取决于气隙的 大小和形状。
1、当电刷在几何中性线上时,将 主磁场分布和电枢磁场分布叠加, 可得到负载后电机的磁场分布情况, 如图(a)所示。
电枢磁场磁通 密度分布曲线
Bx
主磁场的 磁通密度 分布曲线 两条曲线逐点叠加后 得到负载时气隙磁场 的磁通密度分布曲线
磁感应强度零点发 生偏移
B0 x
Bax
由图可知,电刷在几何中性线时的电枢反应的特点:
二 直流电机的电枢电动势和电磁转矩
1
直流电机的电枢电动势
枢电动势。
产生:电枢旋转时,主磁场在电枢绕组中感应的电动势简称为电
大小:
pN Ea Φn C e Φn 60 a
pN 其中 C e 为电机的结构常数 (电动势常数 ) 60 a
可见,直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通及转速有关。
磁极中心及附近的气 隙小且均匀,磁通密度较 大且基本为常数,靠近极 尖处,气隙逐渐变大,磁 通密度减小;极尖以外, 气隙明显增大,磁通密度 显著减少,在磁极之间的 几何中性线处,气隙磁通 密度为零。
极身
极靴 几何中性线

(a)气隙形状
空载时的气隙磁通密度为 一平顶波,如下图(b) 所示。
空载时主磁极磁通的分 布情况,如下图所示。
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