直流电动机基本理论

A1
B1
A2
B2
B2
5' 2 4' 1 3' 12
※ 并联支路对数：a = 2。即：并联支路数为2a=4 ※ 电刷的中心线对着磁极的中心线。
备注
4、直流电机的额定值
额定功率 PN
指轴上输出 电动机 指电刷间输出的 发电机 额定条件下电机 的机械功率 额定电功率 所能提供的功率 额定电压 UN
在额定工况下，电机 出线端的平均电压
额定电流 IN
额定功率时对应的电流 在额定电压、额定电流下，运 电动机：是指输入额定电压。 行于额定功率时对应的转速. 电机铭牌上还标有其它数 额定励磁电流 I fN 据，如励磁电压、出厂日 对应于额定电压、额定电流、额 期、出厂编号等。 定转速及额定功率时的励磁电流
发电机：是指输出额定电压；
额定转速 nN 在额定电压下，运行于
转子
绕组的基本形式
直流电机电枢绕组结构形式：单叠绕组、单波绕组。 在实际电机中----- 为使线圈（元件）端部平整排列，一般 在每个槽中放置 上/下 两个有效边，所以，多为双层绕组。
（一）单叠绕组
特点：元件的两个端子连接在相邻的 两个换向片上。
y1------元件跨距 (2个有效边所跨槽数) yc------换向器节距（上层边与下层边 所连接的两个换向片之间的距离）
另一小部分磁通从 N 极出来 后并不进入电枢绕组，而是经 过气隙直接进入相邻的磁极或 磁轭，它对电机的能量转换工 作不起作用，相反，使电机的 损耗加大，效率降低，增大了 磁路的饱和程度，这部分磁通 称为漏磁通，一般:
S
极靴 四极直流电机空载时磁场示意图
N
气隙 电枢齿
电枢磁轭 主磁感应线：N极－N极下气隙－电枢铁心－相邻S极下气隙－相邻S极－定子磁轭
动势和电枢磁动势共同产生的。电枢磁动势
p=2
=（15～20）％。
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。 不论什么形式的绕组，在一个磁极下元 件边中的电流方向总是相同的，不同磁极 下元件边中的电流方向总是相反的。因此， 电枢磁动势分布规律如图：
14
可见：直流电机负载时气隙磁场是由励磁磁
根据 单叠绕组连接规则知： yc
1
设： 1#元件的上层边放着在1#槽，且与1#换向片百度文库接， 可画出绕组展开图为：
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。
根据绕组展开图可绘制绕组 等效电路图： 由图知： 凡上层边在同一磁极下 的元件串联构成一条支路， 由于p=4， 所以：电枢绕组由4条并 联支路构成。
如图为四极(p=2)电机空载时磁场分布，当励磁绕 组通入直流电流后，主磁极产生磁场，以N, S极间隔均 匀地分布在定子内圆周上，此时只有励磁磁通势单独建 立的空载磁场。由于每对磁极下的磁通所经过的路径不 同，根据它们的作用可以分为两类，其中占绝大部分的 磁通是从主磁极的N极出来经过气隙进入电枢的齿槽、电 枢的磁轭、然后到达电枢铁心另一边的齿槽，再穿过气 隙，进入主磁极的S极，通过定子磁轭回到N极，形成闭 合磁回路。
定子磁轭 主磁通 漏磁通 励磁绕组 极身
S
极靴 四极直流电机空载时磁场示意图
N
气隙 电枢齿
电枢磁轭 主磁感应线：N极－N极下气隙－电枢铁心－相邻S极下气隙－相邻S极－定子磁轭
交链励磁绕组和电枢绕组的这 部分磁通，是直流电机进行电 磁感应和能量转换所必须的， 称为主磁通。
极身
定子磁轭 主磁通 漏磁通 励磁绕组
在电机绕组结构中，规定： 元件2个有效边的跨距------第一节距（ y1） 元件2个有效边所连接的两个换向片之间的距离------- 换向 器节距 （ yc）
例如： 某直流 电机 磁极对数 p=2，电枢槽数 Q=16，元 件数 S=16，换向片数K=16；
Q 16 4 根据工程方法： y1 2p 4
结论：单叠绕组等效电路的支路数等于电机的极数。 并联支路对数等于磁极对数 -------> a=p
（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。
该种连接保证元件中的电流产生相同方向的电磁力，从而 使电机产生的总电磁转矩最大。
单叠绕组的展开图
设：磁极对---2，转子槽数----12，则 τ=z/2p=3,采样整距绕组结构。
3 6' 4 7' 5 8'
B1 1 2 3 N 5 6 S 8 9 N 11 12 S A1
11' 8 10' 7 9' 6
A2
9 12' 10 1' 11 2'
n
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
第四节 直流电机的励磁方式及磁场
1、 直流电机的励磁方式
对励磁线 圈的要 求？？
他励：励磁绕组的电流由独立电源提供的。 并励：励磁绕组与电枢绕组并联。 串励：励磁绕组与电枢绕组串联。 复励：励磁绕组一部分与电枢绕组串联， 另一部分与电枢绕组并联。
自励
第四节 直流电机的励磁方式及磁场
直流电机的磁场是由主磁极产生的励磁磁场和 电枢绕组电流产生的电枢磁场合成的一个合成磁场， 它对直流电机产生的电动势和电磁转矩都有直接的 影响，而且直流电机的运行特性在很大程度上也取 决于磁场特性。因此，研究直流电机的磁场是十分 必要的。 二、直流电机的空载磁场 直流电机空载（发电机与外电路断开，没有电 流输出；电动机轴上不带机械负载）运行时，其电 枢电流等于零或近似等于零。因而空载磁场可以认 为仅仅是励磁电流通过励磁绕组产生的励磁磁通势 所建立的。
内容回顾：
直流发动机的电磁关系
原动机 Φ 做功
感应电动 输出 换向 势、电流 直流电
电磁转矩 （阻转矩）
内容回顾：
直流电机的主要结构概述：
定子 主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成 换向磁极：改善换向。
电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换 机座和端盖：起支撑和固定作用。 电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。 电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。 换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换 转轴 轴承