直流电机的稳态分析

3、电枢铁心 作用：1、主磁路的一部分；
2、电枢绕组的支撑部件。
构成：一般用厚0.5㎜且冲有齿、槽的DR530 或DR510的硅钢片叠压 夹紧而成。
4、电枢绕组 作用：直流电机的电路部分。
构成：用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，上下 层以及线圈与电枢铁心间要妥善地绝缘，并用
槽楔压紧。
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图3-2b 电刷间的电动势波形
发电机：虽然线圈AB电动势是交流电动势，但由于换
向器的整流作用，电刷间的输出电动势却是直流电动势。
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3、直流电动机的工作原理 电动机：在直流电动机中，外加电压并非直接加于线圈，
而是通过电刷B1、B2和换向器再加到线圈上的。所以，导体
中的电流将随其所处磁极极性的改变而同时改变其方向，
（3）额定电流 I N ：指电机运行在时电机的线电流，以A表示。 （4）额定转速 nN：指额定状态运行时转子的转速，以r/min表示。
（5）额定励磁电压 U fN （仅对他励电机）。
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3-2 直流电枢绕组
电枢绕组是直流电机实现机电能量转换的枢纽。
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S＝uQ
通常把一个上层和一个下层元件边在槽内 所占的空间称为“虚槽”。 这样虚槽数 Qu＝uQ 在说明元件的空间安排情况时，就 一律以虚槽来编号， 用虚槽数做为计算单位。
S＝K＝ Qu
换相片数
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图3-13 电枢绕组的元件
图3-15 含有两个元件的线圈
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因此只能是整数
一、直流电机的工作原理 1、直流电机的结构 两极直流电机模型
固定部分（定子）：主磁极N和S；
旋转部分（转子）：电枢铁心；电刷；换相片；换相器；
电枢绕组AB(一个线圈)；
定子与转子之间为气隙。
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2、直流发电机的工作原理
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图3-2a 气隙磁通密度和线 圈电动势的波形
教材及教学安排
教材：《电机学》 汤运璆、史乃 机械工业出版社
性质：电气工程类专业的一门主干课；
本专业的一门重要技术基础课；
通过本课程的学习，使学生掌握各类电机的运行性能
具有相当强的理论性（基础性）和实践性（技术性）
内容：绪论～第六章 同步电机
考核： 出勤
平时
实验
期末
其它
15
15
25
40
5
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三、 励磁方式 励磁绕组的供电方式称为励磁方式。 他励 直流电机按励磁方式可分： 自励
1、他励式 其励磁绕组由其他电源供电，励磁绕组 与电枢绕组不相连。
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2、自励式 对发电机 ：利用自身发出的电流励磁； 对电动机 ：励磁绕组和电枢绕组由同一电源供电。 并励式： 励磁绕组与电枢绕组并联； 串励式： 励磁绕组与电枢绕组串联； 复励式： 装有两个励磁绕组，一为与电枢并联的并励绕组，
从而使电磁转矩的方向始终保持不变。
4、脉动的减小 实现方法： 为了减少电枢感应电动势和电磁转矩地脉动， 实际的电枢绕组由多个线圈串联而构成的。 此时电刷上的电动势脉动程度将大为减小。
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二、直流电机的基本结构
图3-4 国产直流电机的结构
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缺点：
结构较复杂
直流电机 成本较高
使它的应用受到限制
可靠性较差
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本章主要内容
1、直流电机的工作原理和基本结构 2、说明电机的磁动势和磁场 3、导出电机的电动势和电磁转矩公式 4、分析直流电机的稳态运行性能
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3-1 直流电机的工作原理和基本结构
旋转电机都有定子和转子两部分，在定、转子之间有 一个储存磁能的气隙。
1、主磁极 作用：建立主磁场。 构成：主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组。
2、机座
作用：1、主磁路的一部分； 2、电机的结构框架。
构成：用厚钢板弯成筒形焊成或铸钢件制成。
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一、直流电枢绕组的构成
直流电枢绕组是由结构形状相同的 绕组元件（简称元件）构成。 是组成绕组的基本单元。
图3-13 电枢绕组的元件
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元件依次地嵌放在电枢槽内， 一条有效边放在槽地上层， 另一条放在另一槽地下层， 构成双层绕组。
若电枢每槽上、下层只有一个元件边， 则整个绕组的元件数S等于槽数Q 但多数直流电机，每槽的上、下层中 各包含u个元件。如图3-15所示。此时
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5、换向器
作用：整流（发电机）或逆变（电动机）。
构成：由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒片间用V形 云母绝缘，两端再用两个形环夹紧而构成。
6、电刷装置 作用：电枢电路的引出（或引入）装置。
构成：电刷、刷盒、刷杆和连线等。
7、换向极 作用：改善换向。 构成：由铁心和绕组组成。
二为与电枢串联的串励绕组。
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图3-5 直流电机按励磁方式分类
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四 、直流电机的额定值 直流电机的额定值有：
（1）额定功率 PN ：指电机在铭牌规定的额定状态下运行时， 电机的输出功率，以kW表示。
对电动机，PN — 输出的机械功率； 对发电机，PN — 输出的电功率。 （2）额定电压 U N：指额定状态下电枢出线端的电压，以V表示。
Qu
2p y1
y1
Qu 2p
m
当
y1
时 ，称为短距绕组，反之长距绕组。短距绕组能节省端部用铜，故常被采用。 Yanshan University
第三章 直流电机的稳态分析
直流电机是电机的主要类型之一。直流电机自身有着显著 的优点，但与交流电机相比自身有着缺点。近年来，与电力 电子装置结合而具有直流电机性能的电机不断涌现，使直流 电机有被取代的趋势。尽管如此，直流电机仍有一定的理论 意义和实用价值! 优点: 1.直流电动机以其良好的起动性和调速性能著称。 2.直流发电机供电质量较好，常常作为励磁电源。