直流电机基础3..

漏磁路
由主磁极经过气隙、电枢铁 心，同时与励磁绕组和电枢 绕组相交链。 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。主磁通回路中气隙较小， 所以磁导率大，漏磁通回路中空间较大，所以磁导率比较 小，直流电机里面一般不计漏磁通。
2-4 直流电机的励磁方式及磁场
2-5 感应电动势和电磁转矩的计算
2-6 直流电机的运行原理
2-7 直流电机的换向
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引言
磁场是电机中感应电势和产生电磁转矩而实现能量转 换不可缺少的基本因素之一；
电机中的磁场是怎样产生的呢？其大小和分布情况又 是如何？ 磁场可以由永磁铁或直流励磁的励磁绕组产生，一般 永磁铁比电流励磁建立的磁场弱，大多直流电机是由 励磁绕组励磁的。
密B不是均匀分布的，这就 为工程分析带来了麻烦。
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4. 电机的磁化曲线
空载时，气隙磁通与空载 磁动势或空载励磁电流的 关系，称为直流电机的空 载磁化特性，如图所示。
f ( If 0 )
注意：直流电机磁化特性曲线的形状与所采用的铁磁 材料的B-H曲线相似。
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图2-22 直流电机空载时候的磁场分布
N
S （空载）简化图
绝大部分磁通同时交链主磁极绕组和电枢 绕组，称为主磁通Φ0。 一部分磁通仅交链励磁绕组，称为漏磁通Φσ。
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漏磁通
主磁通
不经过气隙和电枢铁心， 仅交链励磁绕组本身，不 和电枢绕组相交链。
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直流电动机工作原理图
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直流发电机的工作原理
某原动机拖动发电机旋转， 线圈在磁场里转动，在线圈 中感应产生电动势，通过换 向器及电刷向外传输； 由于换向器的存在，使得位 于同一磁极下的线圈边中电 动势方向不变，即电刷两端 输出电压不变；
N － E ＋
I
S
接上负载后，电流流过线圈，产生制动性质的电磁转 矩，吸收机械功率，实现将机械能转换为电能。
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第一节距(y1)、换向器节距(yc)、极距τ ？ 第一节距(y1)：元件的跨距（一个 元件边到另一个元件边的距离，常 用所跨的槽数表示）。 换向器节距(yc)：上层元件边与下层 元件边所连接的两个换向片之间的 距离称为换向器节距。 极距τ：每个主磁极在电枢圆弧上所分得的弧长。经常 采用电枢槽数或者机械角度表示。
注意：直流电机的运行特性随着励磁方式的不同有很大 差别。 上述四种励磁方式电动机均可采用；直流发电机主要采 用他励式、并励式和复励式。 问题：直流发电机为什么不采用串励式？ 直流发电机若处于空载运行时，电枢电流为 0，则励磁 电流亦为0，即无磁场。
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直流电机的磁场是指电机内部由励磁磁动势和电枢 磁动势建立的气隙磁场。
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二、直流电机的空载磁场（励磁磁场）
1. 概念
直流电机无负载时，可得到空载磁场。 空载：直流电机的空载磁场是指电枢电流等于零或者 很小时，且可以不计其影响的一种运行状态。 空载磁场：由定子的励磁磁动势单独建立的磁场。
2. 直流电机的空载磁场:
电机空载时气隙磁场是由励磁绕组通一直流励磁 电流所建立的。当励磁绕组通一励磁电流，各主极的 极性为交替分布的N、S、N、S，而且电机磁场的分布 是对称的，如图2-22所示。
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本节课的主要内容：
(1) 直流电机的励磁方式——掌握
(2) 直流电机的磁场——掌握（难点） 空载磁场、负载磁场（电枢反应） 明确几何中性线和物理中性线的概念与区别
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第二章 直流电机
2-1 直流电机的工作原理及结构
2-2 直流电机的铭牌数据
2-3 直流电机的绕组
电机及拖动基础
第二章 直流电机
上一节课的主要内容：
(1) 直流电机的结构、铭牌数据——了解 静止部分和转动部分 (2) 直流电机的绕组——难点 绕组的几个概念，绕组的展开图、绕组的电路图
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直流电动机的工作原理
上电后，线圈通过电流，产生 电磁转矩，使线圈在磁场里转 动，由于换向器的存在，使得 位于同一磁极下的线圈边中电 流方向不变，从而使得电机向 某一个方向持续旋转。 线圈在磁场里转动，于是在线 圈中感应产生反电动势，吸收 电功率，实现将电能转换为机 械能。
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3. 气隙中主磁场磁通密度的分布
极靴的宽度小于一个极距。 在磁极轴线下气隙较小，在 各点磁通密度较大，幅值 极尖处气隙较大。 在磁极轴线下磁密B较大， 在极尖处磁密B较小。
(a) 气隙中沿电枢表面上 为 Bδ。
(b) 极靴范围以外，气隙长 度增多， B 减小，两极间 可以看出，由于气隙中的磁 几何中性线处磁密为零。
研究直流电机磁场的基本思路：
(1) 假定电机磁场是线性的，分别研究励磁磁动势 建立的空载磁场和电枢磁动势建立的电枢磁场。 在两个磁场中，分别得到励磁磁通密度和电枢磁通 密度沿电枢表面的分布曲线。 (2) 将两条曲线叠加，再考虑铁磁材料的饱和非线 性特性，得到气隙磁通密度沿电枢表面的分布曲线
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二、直流电机负载时的磁场及电枢反应
1. 概念
电机空载
空载磁场(励磁磁场)：由定子的励磁磁动势单独建立的 磁场。 电机负载 电枢磁动势(电枢磁场)：由电枢（转子）电流所建立的 磁动势。 气隙磁场：由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。
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一、直流电机的励磁方式
1、他励直流电机——励磁绕组与电枢绕组无联接关系， 而是由其他直流电源对励磁绕组供电。 2、并励直流电机——励磁绕组与电枢绕组并联。 3、串励直流电机——励磁绕组与电枢绕组串联。 4、复励直流电机——两个励磁绕组，一个与电枢绕组并 联，另一个与电枢绕组串联。
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直流电机工作时的磁场是由电机中各个绕组包括励 磁绕组﹑电枢绕组﹑附加极绕组﹑补偿绕组等的总磁势 共同产生，其中励磁绕组的磁势起着最重要的作用。
励磁磁场：直流电机中，由磁极的励磁磁动势单独建立 的磁场是电机的主磁场，也称励磁磁场。
励磁方式：对励磁绕组如何供电而产生励磁磁动势。
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