电机及拖动基础_(第四版)

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第三节 直流电机的绕组
对绕组的要求：在能够通过规定的 电流和产生足够的电动势的前提下， 尽可能节省铜和绝缘材料，并且结构 简单、运行可靠。
一、简单的绕组
右图只是说明原理的示意图。它的缺 点是：随着电枢的转动，始终只有一个 线圈有电流。这样的话，材料没有充分 利用，产生的总转矩或电势均很小。 解决办法：用4个换向片将4个线圈都连接 起来，成为一个闭合绕组，两个不同的元 件边连接一个换向片。每个元件的两个元 件边连接2个不同的换向片。共用了4个换 向片，节省了材料，提高了输出转矩。
电枢反应后磁动势波形
1、有负载时气隙磁场发生了畸变 2、电枢反应呈现去磁作用
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第五节 感应电动势和电磁转矩的计算
一、感应电动势的计算
直流电机无论作电动机运行，还是发 电机运行，电枢内部都感应产生电动势。
t 60 2 pn 2 pn 60
式中，n—电枢的转速；p—极对数。 根据电磁感应定律，一个匝数为 N y 的元件 中感应电动势的平均值为：
励磁方式
指直流电机的励磁线圈与电枢线 圈的连接方式 此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。 电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定状 态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大于额 定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载 运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态 附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。
6—槽底绝缘
电枢槽内的绝缘
1—换向片
2—连接片
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第二节 直、额定功率PN(kW)
2、额定电压UN(V) 3、额定电流IN(A) 4、额定转速nN(r/min) 5、额定励磁电压UfN(V)
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指轴上输出 电动机 指电刷间输出的 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
另外，又作为磁路的一部分。
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4、电刷装置
1—刷握
2—电刷 3—压紧弹簧 4—铜丝辫
（二）直流电机的转动部分 1、电枢铁心
a)—电枢铁心
冲片
b)—电枢铁心
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2、电枢绕组——由许多按
一定规律连接的线圈组成。
1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘
3、换向器——由许多换
向片组成，换向片之间用云 母绝缘。
1-2、3-4、5-6、7-8 分别构成4个线圈
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二、绕组的基本形式 （一）单叠绕组
单叠绕组的特点：元件的两个端子连 接在相邻的两个换向片上。 单叠绕组的所有的相邻元件依次串联， 即后一元件的首端与前一元件的末端 连在一起，接到一个换向片上。最后 一个元件末端与第一个元件首端连接 在一起，形成一个闭合回路。 元件的跨距：上层元件边与下层 元件边的距离（用槽数表示）称为跨 距。一般要求元件的跨距等于电机的 极距。 右上图中，跨距为4槽。
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（二）单波绕组
单波绕组—不是把元件依串联，而是把相隔大约两个极距， 即在磁场中的位置差不多相对应的元件连接起来。
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直流电机的电枢绕组除了单叠、单波两种基本形式以外，还有其他 形式，如复叠绕组、复波绕组、混合绕组等。
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第四节 直流电机的励磁方式及磁场
一、直流电机的励磁方式
额定功率 PN
额定电流I N
额定电压U N
在额定工况下，电机 出线端的平均电压 在额定电压下，运行于 额定功率时对应的电流
额定转速nN
在额定电压、额定电流下，运 行于额定功率时对应的转速
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发电机：是指输出额定电压； 电动机：是指输入额定电压。
额定励磁电流 I fN
对应于额定电压、额定电流、额 定转速及额定功率时的励磁电流
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（二）直流发电机的工作原理
用原动机拖动电枢逆时针方向恒速 转动，线圈边ab和cd就分别切割不同 极性磁极下的磁场，线圈中产生了交 变的电动势。由于换向器配合电刷对 电流的换向作用，在电刷A、B端的 电动势确是直流电动势。
一台直流电机 作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢 旋转，拖动生产机械旋转 ，输出机械能； 作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直 流电动势，作为直流电源，输出电能。
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二、直流电机的结构
1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极
5—换向极
6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心
直流电机剖面图
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（一）直流电机的静止部分 1、主磁极 2、换向极
1—主磁极铁心
2—励磁绕组
3—机座 1—换向极铁心
2—换向极绕组
3、机座——用来固定主磁极、换向极和端盖；
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气隙中主磁场磁通密度的分布
磁化曲线
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三、直流电机负载时的磁场及电枢反应
当直流电机带上负载以后，在电机磁 路中又形成一个磁动势，这个磁动势称为 电枢磁动势。 此时的电机气隙磁场是由励磁磁动势 和电枢磁动势共同产生的。电枢磁动势对 气隙磁场的影响称为电枢反应。
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4个元件所产生的电枢磁动势波形
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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二、直流电机的空载磁场
直流电机的空载磁场是指电枢电流等于零或者很小时，由励磁磁动 势单独建立的磁场。
第二章
一、直流电机的工作原理
直流电机
第一节 直流电机的工作原理及结构
（一）直流电动机的工作原理
载流导体在磁场中受到的力
f Bil
B — 磁场的磁感应强度(Wb/m2) i — 导体中的电流(A) l — 导体的有效长度(m)
当线圈ax中通入直流电流时，线圈边a和x上均受到电磁力，根 据左手定则确定力的方向。这一对电磁力形成了作用于电枢的一个 电磁转矩。 当安装换向器以后，将直流电压加于电刷端，直流电流经电刷流 过电枢上的线圈，则产生电磁转矩，电枢在电磁转矩的作用下就旋 转起来。由于换向器配合电刷对电流的换向作用，使得线圈边只要 处在N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向；而在S 极下时，总是从电刷B流出的方向，就使电动机能够连续地旋转。