第二章_第三节__励磁方式_电枢反映_感应电动势的计算_

ZB x I a ldx
1
ZI a B xldx
其中： 0 B xldx

令
CT
pZ 2 a
，称其为转矩常数
2.3 转矩常数和电动势常数
转矩常数:
pZ CT 2 a
Zp 电动势常数: Ce 60a
pZ 60 pZ CT 9.55Ce 2 a 2 60a
3 能量转化
由于 Ea Caf I f ，Tem CT I a
Ea I a ( Ea Caf I f ) I a Caf I f I a (Tem CT I a ) Tem
即
，
Pem Ea I a Tem
来自百度文库
3 能量转化
Pem Ea I a Tem
2.2
dx 段上的元件边受到的力矩
Da Da Tem f x N y B xia l 2 2
元件边数： 2 S dx Da
dx 段上的元件边产生的力矩
=（ 段上的元件边数）*（单个元件在直径为 D的电枢上产生的力矩）
S dTem (2 dx)Tem Da Da S ( N y B x ia l ) 2 dx 2 Da 1
结论：说明直流电机中机电能量是可以互相转换的

N y SB x ia ldx
2.2
dx 距离上的元件边受到的力矩
Z 绕组有效导体数： 2SN y （常量） 电枢电流=支路数*支路电流= I a 2aia
dTem
1

N y SB xia ldx
1 1 (2 N y S ) B xia ldx ZB xia ldx 2 2 1 ZB x (2aia )ldx 2 2a 1 ZB x I a ldx 4 a
1 -1 -1
1
1 1 -1
1
1 1 1
-1
1 1 1
-1
-1 1 1
-1
-1 -1 1
-1
-1 -1 -1
总体磁势
-2
0
2
4
2
0
-2
-4
3.3 电枢反应后磁动势波形
如果上图中的情况由电动机变为发电机， 转动的方向不变，哪些量会发生变化？对 电枢反映有哪些改变？
在发电机和电动机的情况下，物理中性线 各是如何偏移？
当电枢转过电角度 ，元件交链的磁通由 变到 - (用来做积分限变换)，设以电角速 度为单位的电枢角速度为w，这一过程时间 为： 60 t n 2 p 2np
60
电磁感应定律：
dN y d d e Ny dt dt dt
求一个元件的感应电动势的平均值，对e在 时间内求积分：
支路电动势=（每条支路的元件数）* （一个元件的感应电动势的平均值）
2SN y p S np Zp Ea 4N y n n Ce n 2a 60 60a 60a
Z 2SN y
Zp Ce 60a
为绕组全部有效导体数
称为电动势常数。
若磁通和励磁电流的关系为： K f I f 则 Ea Ce n Ce ( K f I f )n
电枢磁场对电机性能有哪些影响呢？
电枢反应与直流电机的运
行特性关系很大，对电动机来 说，它直接影响电机的转速； 对发电机来说，将影响电机的 感应电动势。
第五节 感应电动势和电磁转矩的计算
1感应电动势的计算 2电磁转矩的计算 3 能量转换
1 感应电动势的计算
当电流通过电枢绕组时，电枢绕组内部会 产生电动势。 要计算支路的电动势，1）可先求出每个元 件电动势的平均值，2）然后再乘上每条支 路串联的元件数，就可以得到支路电动势。
根据励磁绕组的供电方式和电枢绕组 的供电直接的联系，分为以下4类：
1 他励：励磁绕组和电枢绕组之间没有供 电关系，由独立的直流电源进行供电； 2 并励：励磁绕组和电枢绕组之间并联， 励磁绕组和电枢绕组两端的电压相等； 3 串励：励磁绕组和电枢绕组之间串联， 励磁绕组和电枢绕组通过的电流相等； 4 复励：存在着并励绕组和串励绕组：
60 Ce K f I f ( ) 2 60 ( Ce K f ) I f 2 Caf I f
60 n 2
2 n 其中： 60

为机械角速度
小结1
Ea Ce n
表明感应电动势与 磁通和电枢转速 的乘积成正比；
Ea Caf I f
表明感应电动势与 励磁电流和机械角速度成正比
第四节 直流电机的励磁方式及磁场
提要
1 直流电机励磁方式 2 直流电机的空载磁场 3 直流电机负载时的磁场及电枢反应
1 直流电机励磁方式
他励 (separately excited DC machine ) 并励 (shunt DC machine ) 串励 (series DC machine ) 复励 (compounded DC machine )
2.3 求2个极距内电流产生的电磁转矩
2 2 2
Tem dTem
0
，
1 4 a
0 4 a , 1 1 pZ ZI a (2 p ) ( B x ldx) 2 p ZI a ( )I a CT I a 0 4 a 4 a 2 a 0
2 电磁转矩的计算
2.1 单个元件边受电磁力
f x N y B xial
2.2
dx 段上的元件边受到的力矩
单个元件在直径为D的电枢上产生的力矩为
2S dx dx 段上的元件边数 ：
Da
Da Da Tem f x N y B xia l 2 2
dx 段上的元件边产生的力矩 =（ 段上的元件边数）*（单个元件在直径为D的电 枢上产生的力矩）
下面各是哪些励磁方式？
1 直流电机的励磁方式
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。
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。
3.1 1个元件产生的电枢磁动势
3.2 4个元件所产生的电枢磁动势波形
位置区域
1
2
3
4
5
6
7
8
1号线圈产生的磁势
2号线圈产生的磁势 3号线圈产生的磁势 4号线圈产生的磁势
1
-1 -1 -1
1
2 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。
直流电机的磁路和磁通分布
主磁通所经过的磁回路
由主磁极铁芯、气隙、电枢 齿、电枢铁芯和磁轭等五个
部分组成。
气隙中主磁场磁通密度的分布
3 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。
2.3 电磁转矩
励磁电流的形式表达：
Tem CT I a CT (K f I f )I a Caf I f I a
其中： K f I f Caf CT K f 令
结论：它表明，电磁转矩的大小与每极磁通和电枢电流Ia 的乘积成正比。如不计饱和的影响，它与励磁电流If和电枢 电流Ia的乘积成正比。
1 t 1 d Ea edt N y dt t 0 t dt 1 1 N y d ( N y ) d t t 1 1 ( N y )(2 ) ( N y )(2 ) 60 t 2np np 4N y 60