第5讲直流电机的电枢绕组与电枢反应分解

大），气隙磁密Bδ（磁通Φ）越小；当电机制成以后，气隙
δ为定值，若励磁电流If增加，则气隙磁密Bδ增加，即磁通Φ 增加。
第3章 直流电机
3.3.2 直流电机的空载磁场及磁化曲线
1. 直流电机的空载磁场 对于实际电机，由于主极中心处气隙均匀，而极尖处气 隙加大，因此主极下的磁密分布均匀，极尖处磁密逐渐减小， 两极之间的几何中心线处磁密为零。
第3章 直流电机
第3章 直流电机
3.2 3.3 直流电机的电枢绕组 直流电机电枢磁势对电机运行的影响
第3章 直流电机
3.2 直流电机的电枢绕组
电枢绕组是电机能量变换的枢纽。 3.2.1 电枢绕组的特点
直流电机的电枢绕组是由结构形状相同的元件构成的。
所谓元件，是指两端分别与两片换向片连接的单匝或多匝线 圈。元件有两个引出线，即首端和末端。
图 3-12 元件图 （a） 单匝元件；（b） 两匝元件
第3章 直流电机
每一元件有两个有效部分，称为元件边，用于切割磁场
感应电动势。元件在槽外（电枢铁芯两端）的部分，不切割 磁通，因而不感应电动势，仅作为连接引线，称为端部。构 成元件线匝的两个有效边称为导体。
第3章 直流电机
电机的电枢绕组上开有一定数量的槽，每个槽的上、下
a=p
（3-11）
第3章 直流电机
当电枢旋转时，电刷位置不动，并联支路图中的整个电
枢绕组在移动，每个元件不断地顺次移到它前面一个元件的 位置上，但总的支路情况不变。
图 3-16 单叠绕组的并联支路图
第3章 直流电机
3.3 直流电机电枢磁势对电机运行的影响
直流电机空载时，电机磁路中只有主极磁场，直流电机 负载后，电枢绕组也要产生磁场。
节距y2、合成节距 y及换向片节距yk。
图 3-14 单叠绕组的节距
第3章 直流电机
1） 第一节距y1
y1是指同一元件两个边之间的距离，以虚槽数来计算。 为了使元件感应出最大电动势，就要使y1等于一个极距τ，

2） 第二节距y2
以虚槽数计。
Zi 2p
（3-8）
y2为元件的下层边与其相连接的元件上层边之间的距离，
3） 合成节距y和换向片节距yk
y是相串联的两个元件的对应边间的距离。 y与y1、y2的
关系为
y=y1+y2
（3-10）
第3章 直流电机
2. 单叠绕组展开图
y=yk=±1的直流电机的电枢绕组称为单叠绕组， y=yk=+1的为右行绕组，y=yk=－1为左行绕组，直流电机通 常选用右行绕组。绕组展开图是将放在铁芯中的由各元件构 成的电枢绕组取出来，画成一张图，用来描述槽内各元件的 连接情况。
图 3-15 单叠绕组展开图
第3章 直流电机
2） 绕组展开图
绕组展开图就是把放在电枢铁芯槽里的元件构成的电枢 绕组画在一张图里，用来表示槽内各元件在电路上的连接情 况。
第3章 直流电机
3. 单叠绕组的并联支路
把相同极性的电刷并联起来，并按照其中各元件连接的 顺序，以及被电刷所短路的元件，可以画出如图3-16所示的 并联支路图。由图可以看出：每一个支路所串联的元件是位 于同一磁极下的全部元件。本例中，磁极数2p= 4，所以共 有4个支路并联。 单叠绕组的特点：电枢绕组的并联支路对数等于电机的 极对数，即
层各放若干个元件边。在一般情况下，实际的槽数Z与虚槽 Zi的关系为
Zi=uZ
（3-6）
一个虚槽
按照绕组的连接方法，直流电机的电枢绕组可分为三种 类型：叠绕组、波绕组和蛙绕组等。
第3章 直流电机
3.2.2 单叠绕组
1. 节距 节距是指被连接的元件边或换向片之间的距离，用槽数 表示。 绕组节距：分为
第一节距y1、第二
第3章 直流电机
上一讲需要掌握的知识点回顾：
1.直流电动机、发电机工作原理 导体构成的线圈电流、电势变化，换向片在其中的作用
2.直流电机的结构
定、转子的组成部分及其作用 3.直流电机铭牌数据的定义
思考题
1）磁极固定，电刷与电枢同速同向旋转时，电刷两端电压 的性质？ 2）电枢固定，电刷与磁极同速同向旋转时，电刷两端电压 的性质？
第3章 直流电机 3.3.1 直流电机的磁路、磁密与磁通
图 3-20 直流电机的磁路
第3章 直流电机
主磁通所经过的磁路应分为以下几段：磁极极身、气隙、
转子齿、转子铁轭、定子铁轭。根据磁路欧姆定律有

2 Rm
2 Ff 2 Rmp 2 Rmt Rmyr Rmyt
（3-14）
由于空气的磁阻比铁磁材料的磁阻大得多，因此在分析 直流电机特性时，可以忽略铁磁材料的磁阻认为所有磁势全 部落在气隙上，则有：
图 3-22 直流电机空载磁化曲线
第3章 直流电机
3.3.3 直流电机的励磁方式
直流电机因其励磁方式不同，它们的基本特性亦不同。
图 3-23 直流电机的励磁方式 （a） 他励；（b） 并励；（c） 串励；（d） 复励
第3章 直流电机
他励直流电动机
并励直流电动机
串励直流电动机
复励直流电动机
I=Ia ，If 与Ia无关
2 Ff Ff I f Nf 2 Rm Rm Rm
（3-15）
第3章 直流电机
根据Bδ=μ0Hδ，并在忽略铁磁材料的磁阻后，有
2IfNf≈2Hδδ。此时气隙磁密为
B 0
Ff

0
If Nf

（3-16）
Ff Rm
可见，当励磁磁势一定时，气隙δ越大（磁阻Rmδ越
I=Ia +If
I=Ia=If
I=Ia +If ，Ia=If'
第3章 直流电机
例：2p=4，Zi=S=K=16的直流电机为例，构成右行单叠
绕组，并画出绕组展开图。 1） 计算节距 第一节距y1为
Zi 16 y1 4 2p 4
右行绕组为
y=yk=1
第二节距为
y2=y－y1=－3
第3章 直流电机
来自百度文库
2） 绕组展开图
绕组展开图就是把放在电枢铁芯槽里的元件构成的电枢 绕组画在一张图里，用来表示槽内各元件在电路上的连接情 况。
第3章 直流电机
图 3-21 空载时直流电机气隙磁密分布 （a） 空载磁场分布；（b） 空载气隙磁密波形
第3章 直流电机
2. 直流电机空载磁化曲线
直流电机的磁化曲线Φ0=f（F0）。
Ff Rm
If较小时，铁磁 材料和气隙的磁 阻为常数，得到 线性关系；If增 大，铁磁材料进 入饱和，磁阻增 大，就是非线性 的关系。