电机与电器控制第二节

❖ 下面举一例说明单叠绕组的连接规律和特点。 ❖ 一台直流电机，Z＝S＝K＝16，2p＝4，接成单叠
绕组。
❖ 计算节距
第一节距
换向器节距和 合成节距
第二节距
y1

Z 2p


16 4

4
yk y 1
y2 y1 y 4 1 3
❖ 绕组展开图
❖ 展开图是把放在铁心槽里、构成绕组的所有元件取 出来画在一张图里，展示元件相互间的电气连接关 系及主磁极、换向片、电刷间的相对位置关系。
❖ 元件
❖ 由为便绝于缘嵌铜线线，绕每制个而元成件， 每的一个个元元件件有边两嵌个放嵌在放某 在一槽电的枢上槽层中，，称能为与上磁层 场边1作，用画产图生时转以矩实或线表电 动示;势另的一有个元效件边边，则称嵌为 元放在件另边一。槽元的件下的层槽，外称 部为下分层（边2和3，5）画图亦时即以元 件虚线边表以示外。的每部个分元称件为有 端两个接出部线分端。，称首端6
❖ 然后将2号元件的上层边放入2号槽的上层（1+y＝ 2），下层边放在6号槽的下层（2+y1＝6），2号元件 的上层边连在2号换向片上，下层边连在3号换向片上。 依次类推，最后第16号元件的下层边与1号换向片相 连，整个绕组形成一个闭合回路，绕组连接完毕。绕 组元件的连接顺序见下图。
❖ 放置磁极和电刷 ❖ 在绕组展开图上均匀放置4个磁极（2p＝4）。设N极
❖ 这的整条极时个并性电绕联为刷组支“A就1路+,由”A，组42 B“A位成之称1,-2相，间为”，，B等正的电2B而的1，电枢负与且极可动电电BA性21以为与 电势动刷 把势它，们也连就 接是 起每 条支路的电动 来， 势。
❖ 由于电刷和主磁极在空间上是固定的，对于直流发电 机，当用原动机带动电枢旋转时，虽然每条支路中的
的磁通是进入纸面，S极的磁通是从纸面穿出，电枢 自右向左运动，根据右手定则就可判定各元件边的感 应电动势的方向。在展开图中所示这一瞬间，1, 5, 9, 13四个元件正处于磁极几何中性线上，感应电动势为 零，这四个元件把整个绕组分成四段，每段有三个电 动势方向相同的元件相串联。由于每段电路中对应元 件所处的磁场位置相同，所以每段电路的电动势大小 相等，但方向两两相反，因此在整个闭合回路内互相 抵消，总电动势为零，不会产生环流。


=整数，式中 为小于1的分数，是
将y1补成整数的正分数。
y1=τ • 称为整距元件，绕组称为整距绕组
y1﹤τ • 称为短距元件，绕组称为短距绕组
y1﹥τ • 称为长距元件，其电磁效果与y1﹤τ的元件接近，但端接部分较长，耗
铜多，一般不用。
❖ 第二节距
❖ 第一个元件的下层边与直接相连的第二个元件的上层 边之间在电枢圆周上的距离，用槽数表示，称为第二 节距y2
ZuBiblioteka Baidu uZ S K
❖ 为分析方便起见，本书中均设u＝1。
❖ 节距
❖ 表征电枢绕组元件本身和元件之间连接规律的数据 为节距。为了正确地把各元件安放入电枢槽内，并 且和相应的换向片按一定规律连接起来，就必须先 了解绕组的极距。
❖ 极距
❖ 一个磁极在电枢圆周上所跨的距离称为极距τ，当用 槽数表示时，极距的表达式为
❖ 合成节距
❖ 直接相连的两个元件的对应边在怒枢圆涌上的距离， 用槽数表示，称为合成节距y。
❖ 换向器节距
❖ 每个元件的首、末两端所接的两片换向片在换向器 圆周上所跨的距离，用换向片数表示，称为换向器
节距yk。换向器节距yykk与 合y 成节距y总是相等的，即
❖ 一元件的端接部分紧叠在前一元件的端接部分上， 这种绕组称为叠绕组。当叠绕组的换向器节距yk＝1 时称为单叠绕组。
和末端4，均与换向片 相接。
❖ 每一个元件有两个元件边，每片换向片又总是接一 个元件的上层边和另一元件的下层边，所以元件数s 总等于换向片数K，即
SK
❖ 每个元件有两个元件边，而每个电枢槽分上下两层 嵌放两个元件边，所以元件数S又等于槽数Z，即
S K Z
❖ 对于小容量电机，电枢直径小，电枢铁心外圆不宜 开太多槽时，往往在一个槽的上层和下层各放u个元 件边，即把一个实槽当成u个虚槽使用。虚槽数Zu与 实槽数Z之间的关系为
❖ 绘制步骤
❖ 先这画样1当6个1号槽元（件一的根上实层线边和放一在根1虚号线槽，内其（中上实层线边代用表实槽 的线上表层示，）虚并线与代1号表换槽向的片下相层连）后和，16因个为换y向1=片4，，则为1了号作 图元方件便的，下令层换边向应片放宽在度第等5号于槽（与1槽+之y1=间5的）距的离下并层将元 件（、下槽层和边换用向虚片线按表顺示序）编，号编。号编为号5'时；要因把y＝元y件k＝号1码，、 元所件以上1号层元边件所的在末槽端的应号连码接以在及2与号元换件向上片层上边（相1连+y接k＝的 换2）向。片一号般码应编使得元一件致左，右即对1号称元，件这的样上1号层换边向放片在与1号2槽 内号并换与向l号片换的向分片界相线连正接好。与元件的中心线相重合。
❖ 为使被电刷短路的元件中感应电势最小，正负电刷间 引出的电动势最大，必须在换向片1和2, 5和6, 9和10, 13和14之间，也就是在磁极轴线位置，放置4组电刷 A1, B1, A2, B2。因为这时A, B电刷之间所包含的元件， 其电动势的方向都是相同的。为了清楚起见，将展开
图中瞬间各元件的连接与电刷的关系整理、排列，可 得到如下所示的电路图。
Z ，式中p为磁极对数
2p
• 第一节距y1 节 •第二节距y2 距 •合成节距y
• 换向器节距yk
❖ 第一节距
❖ 指同一元件的两个元件边在电枢周围上所跨的距离， 用槽数来表示。由于线圈边要放入槽内，所以y1应 是整数。而为了让绕组能感应出最大的电动势，应 使y1接近或等于极距，即
y1

Z 2p
元件连同与电刷接触的换向片在不断地变化，但每条
支路中各元件在磁场中所处的位置以及各支路的元件
总数并没有改变，因此在电刷A、B之间的电动势其方
向和大小不变，是一个直流电动势。由此再次展示了
换向器和电刷装置在直流发电机中的作用。对于直流
电动机，也是由于换向器和电刷装置的作用，使处于 N极下和S极下的元件受到电磁力的方向和大小始终 不变，从而形成一个恒定的电磁转矩。