电机与电气控制(第3版)讲义
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44
1.2
直流电机的结构和额定值 3. 直流单波绕组
(1)单波绕组的特点
例1.2 已知：一台直流电机Zu=Z=S=K=15，2P=4， 要求绕制一左行单波绕组。
解：
y1
Zu 2P
15（短3距）3
44
y yk (K 1) / P （(15单1波) / 2左 7行）
(1)单叠绕组的连接特点
（右行1 绕组）见图1.15（a）所示 y yk 1（左行1 绕组）见图1.15（b）所示
例1.1 已知某直流电机Zu=Z=K=S=16，2P=4，要求绕制 一右行单叠绕组。
解： y yk 1 （单叠右行绕组）
y1
Zu 2P
（146整 0距）4
1.2
直流电机的结构和额定值 2. 单叠绕组
图1.4 两个线圈换向后的电势波形 图1.5 多个线圈电刷两端电势波形
1.1
直流电机基本工作原理 1.1.3 直流电动机的工作原理
在图1.6所示瞬时，电流i的方向为： +→A→换向片1→a→b→c→d→换向片2→B→ 根据电磁力定律，线圈边ab, cd分别受到电磁力f的作用，其大小为：
f Bx Li
单叠绕组的并联支路数等于电机主磁极数，即
2a=2P 或 a=p
若每条支路电流为ia，则电枢总电流Ia为：
Ia 2aia
1.2
直流电机的结构和额定值 3. 直流单波绕组
(1)单波绕组的特点
图1.19 单波绕组元件
yk (K 1) / P
P yk K 1
源自文库
1.2
直流电机的结构和额定值 3. 直流单波绕组
(1)单波绕组的特点
例1.2 已知：一台直流电机Zu=Z=S=K=15，2P=4， 要求绕制一左行单波绕组。
解：
1.2
直流电机的结构和额定值 3. 直流单波绕组
(1)单波绕组的特点
例1.2 已知：一台直流电机Zu=Z=S=K=15，2P=4， 要求绕制一左行单波绕组。
解：
y1
Zu 2P
15（短3距）3
1 定子（静止部分）
(1)主磁极
(2)换向极
(3)机座
(4)电刷装置
1.2 直流电机的结构和额定值
2. 转子或电枢（转动部分） (1)电枢铁芯 (2)电枢绕组 (3)换向器
1.2 直流电机的结构和额定值
3. 气隙
小容量直流电机定、转子之间气隙 约为0.5～5mm， 大型电机约为5～10mm，气隙对电机运行性能量影响 很大，组装时要特别注意。
（2）在直流电动机中，通过电刷和换向器的作用，即 时地将电刷两端直流电变换成线圈内部的交流电，从 而产生单方向电磁转矩T，T与旋转电动机方向n相同。 同时，旋转的导体ab、cd切割磁场，便产生一电势 （右手定则确定），其方向与电流方向相反，故称作 反电势。
1.2
直流电机的结构和额定值 1.2.1 直流电机的结构
间的关系。 • （3）极距 。 • （4）电枢绕组的基本类型。
1.2
直流电机的结构和额定值 2. 单叠绕组
(1)单叠绕组的连接特点
（右行1绕组）见图1.15（a）所示 y yk 1（左行1绕组）见图1.15（b）所示
例1.1 已知某直流电机Zu=Z=K=S=16，2P=4，要求绕制 一右行单叠绕组。
1.2
直流电机的结构和额定值
2. 单叠绕组
(2)单叠绕组展开图
图1.16 单叠绕组连接次序图
图1.17 单叠绕组展开图
1.2
直流电机的结构和额定值 2. 单叠绕组
(3)单叠绕组并联支路图
将图1.17中的绕组元件用“ ”表示，并将图所示瞬 时没有与电刷接触的换向片省去，可得图1.18（a）所 示。
解：
1.2
直流电机的结构和额定值 2. 单叠绕组
(1)单叠绕组的连接特点
（右行1绕组）见图1.15（a）所示 y yk 1（左行1绕组）见图1.15（b）所示
例1.1 已知某直流电机Zu=Z=K=S=16，2P=4，要求绕制 一右行单叠绕组。
解： y yk 1 （单叠右行绕组）
1.2
直流电机的结构和额定值 2. 单叠绕组
图1.6 直流电动机工作原理图
1.1 直流电机基本工作原理 1.1.4 直流电机可逆原理
（1）直流电动机与直流发电机在结构上并无本质区别， 不同的是直流发电机必须要由一个原动机拖动。产生 感应电势e，接通负载便有一电流i流过，i与e方向相 同。同时载流导体ab、cd便受到电磁力的作用（左手 定则确定），而产生转矩T与转速方向相反，故称阻 转矩。
1.1 直流电机基本工作原理 1.1.1 直流电机的模型结构 图1.1 直流发电机工作原理
1.1 直流电机基本工作原理
1.1.2 直流发电机工作原理 • 1．感应电势的产生 • 2．电势的波形
1.1 直流电机基本工作原理
图1.2 线圈电势的波形
图1.3 电刷两端的电势波形
1.1 直流电机基本工作原理
(1)单叠绕组的连接特点
（右行1绕组）见图1.15（a）所示 y yk （1 左行1绕组）见图1.15（b）所示
例1.1 已知某直流电机Zu=Z=K=S=16，2P=4，要求绕制 一右行单叠绕组。
解： y yk 1 （单叠右行绕组）
y1
Zu 2P
16 0 （整4 距）
4
y2 y1 y 4 1 3
IP23S
重量
JB6316-92
出厂日期
×××电机厂
他励 180V
4A S1 F
142kg
×××年×月
1.2 直流电机的结构和额定值
1．电机的额定值 2．直流电机的型号
3．直流电机的主要系列
1.2 直流电机的结构和额定值
1.2.3 直流电机的电枢绕组
1.电枢绕组的名词术语 • （1）绕组元件 • （2）元件数 、换向片数 、虚槽数 三者之
图1.12 换向片及金属套筒式换向器结构
1.2
直流电机的结构和额定值 1.2.2 直流电机的额定值
型号 额定功率 额定电压 额定电流 额定转速
外壳防护形式
标准编号
表1.1 直流电机的铭牌
Z4-132-2 15kW 440V 39.3A
1510r/min
励磁方式 励磁电压 励磁电流 工作制 绝缘等级
电机与电气控制（第3 版）
电子工业出版社
第1章 直流电机原理
内容提要:
本章主要讲述直流电动机的基本工作原理；直流电 动机的结构以及各部件的作用，重点介绍能量转换的 核心部件—电枢绕组不同形式的连接规律和特点。
感应电势和电磁转矩的计算。 直流电动机不同励磁方式的特点。 直流电机的磁场以及改善换向的方法。
1.2
直流电机的结构和额定值 3. 直流单波绕组
(1)单波绕组的特点
例1.2 已知：一台直流电机Zu=Z=S=K=15，2P=4， 要求绕制一左行单波绕组。
解：
y1
Zu 2P
15（短3距）3
44
y yk (K 1) / P （(15单1波) / 2左 7行）
(1)单叠绕组的连接特点
（右行1 绕组）见图1.15（a）所示 y yk 1（左行1 绕组）见图1.15（b）所示
例1.1 已知某直流电机Zu=Z=K=S=16，2P=4，要求绕制 一右行单叠绕组。
解： y yk 1 （单叠右行绕组）
y1
Zu 2P
（146整 0距）4
1.2
直流电机的结构和额定值 2. 单叠绕组
图1.4 两个线圈换向后的电势波形 图1.5 多个线圈电刷两端电势波形
1.1
直流电机基本工作原理 1.1.3 直流电动机的工作原理
在图1.6所示瞬时，电流i的方向为： +→A→换向片1→a→b→c→d→换向片2→B→ 根据电磁力定律，线圈边ab, cd分别受到电磁力f的作用，其大小为：
f Bx Li
单叠绕组的并联支路数等于电机主磁极数，即
2a=2P 或 a=p
若每条支路电流为ia，则电枢总电流Ia为：
Ia 2aia
1.2
直流电机的结构和额定值 3. 直流单波绕组
(1)单波绕组的特点
图1.19 单波绕组元件
yk (K 1) / P
P yk K 1
源自文库
1.2
直流电机的结构和额定值 3. 直流单波绕组
(1)单波绕组的特点
例1.2 已知：一台直流电机Zu=Z=S=K=15，2P=4， 要求绕制一左行单波绕组。
解：
1.2
直流电机的结构和额定值 3. 直流单波绕组
(1)单波绕组的特点
例1.2 已知：一台直流电机Zu=Z=S=K=15，2P=4， 要求绕制一左行单波绕组。
解：
y1
Zu 2P
15（短3距）3
1 定子（静止部分）
(1)主磁极
(2)换向极
(3)机座
(4)电刷装置
1.2 直流电机的结构和额定值
2. 转子或电枢（转动部分） (1)电枢铁芯 (2)电枢绕组 (3)换向器
1.2 直流电机的结构和额定值
3. 气隙
小容量直流电机定、转子之间气隙 约为0.5～5mm， 大型电机约为5～10mm，气隙对电机运行性能量影响 很大，组装时要特别注意。
（2）在直流电动机中，通过电刷和换向器的作用，即 时地将电刷两端直流电变换成线圈内部的交流电，从 而产生单方向电磁转矩T，T与旋转电动机方向n相同。 同时，旋转的导体ab、cd切割磁场，便产生一电势 （右手定则确定），其方向与电流方向相反，故称作 反电势。
1.2
直流电机的结构和额定值 1.2.1 直流电机的结构
间的关系。 • （3）极距 。 • （4）电枢绕组的基本类型。
1.2
直流电机的结构和额定值 2. 单叠绕组
(1)单叠绕组的连接特点
（右行1绕组）见图1.15（a）所示 y yk 1（左行1绕组）见图1.15（b）所示
例1.1 已知某直流电机Zu=Z=K=S=16，2P=4，要求绕制 一右行单叠绕组。
1.2
直流电机的结构和额定值
2. 单叠绕组
(2)单叠绕组展开图
图1.16 单叠绕组连接次序图
图1.17 单叠绕组展开图
1.2
直流电机的结构和额定值 2. 单叠绕组
(3)单叠绕组并联支路图
将图1.17中的绕组元件用“ ”表示，并将图所示瞬 时没有与电刷接触的换向片省去，可得图1.18（a）所 示。
解：
1.2
直流电机的结构和额定值 2. 单叠绕组
(1)单叠绕组的连接特点
（右行1绕组）见图1.15（a）所示 y yk 1（左行1绕组）见图1.15（b）所示
例1.1 已知某直流电机Zu=Z=K=S=16，2P=4，要求绕制 一右行单叠绕组。
解： y yk 1 （单叠右行绕组）
1.2
直流电机的结构和额定值 2. 单叠绕组
图1.6 直流电动机工作原理图
1.1 直流电机基本工作原理 1.1.4 直流电机可逆原理
（1）直流电动机与直流发电机在结构上并无本质区别， 不同的是直流发电机必须要由一个原动机拖动。产生 感应电势e，接通负载便有一电流i流过，i与e方向相 同。同时载流导体ab、cd便受到电磁力的作用（左手 定则确定），而产生转矩T与转速方向相反，故称阻 转矩。
1.1 直流电机基本工作原理 1.1.1 直流电机的模型结构 图1.1 直流发电机工作原理
1.1 直流电机基本工作原理
1.1.2 直流发电机工作原理 • 1．感应电势的产生 • 2．电势的波形
1.1 直流电机基本工作原理
图1.2 线圈电势的波形
图1.3 电刷两端的电势波形
1.1 直流电机基本工作原理
(1)单叠绕组的连接特点
（右行1绕组）见图1.15（a）所示 y yk （1 左行1绕组）见图1.15（b）所示
例1.1 已知某直流电机Zu=Z=K=S=16，2P=4，要求绕制 一右行单叠绕组。
解： y yk 1 （单叠右行绕组）
y1
Zu 2P
16 0 （整4 距）
4
y2 y1 y 4 1 3
IP23S
重量
JB6316-92
出厂日期
×××电机厂
他励 180V
4A S1 F
142kg
×××年×月
1.2 直流电机的结构和额定值
1．电机的额定值 2．直流电机的型号
3．直流电机的主要系列
1.2 直流电机的结构和额定值
1.2.3 直流电机的电枢绕组
1.电枢绕组的名词术语 • （1）绕组元件 • （2）元件数 、换向片数 、虚槽数 三者之
图1.12 换向片及金属套筒式换向器结构
1.2
直流电机的结构和额定值 1.2.2 直流电机的额定值
型号 额定功率 额定电压 额定电流 额定转速
外壳防护形式
标准编号
表1.1 直流电机的铭牌
Z4-132-2 15kW 440V 39.3A
1510r/min
励磁方式 励磁电压 励磁电流 工作制 绝缘等级
电机与电气控制（第3 版）
电子工业出版社
第1章 直流电机原理
内容提要:
本章主要讲述直流电动机的基本工作原理；直流电 动机的结构以及各部件的作用，重点介绍能量转换的 核心部件—电枢绕组不同形式的连接规律和特点。
感应电势和电磁转矩的计算。 直流电动机不同励磁方式的特点。 直流电机的磁场以及改善换向的方法。