电机与电力拖动基础教程第2章(3)PPT课件

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2章
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电枢磁通势单独产生的气隙磁通密度(电枢磁密)
根据Bax=μoHax，可推出电枢磁密为：
B ax 0H ax 0F ax 01N D aIx
可见在磁极极靴下，气隙均匀且长度基本不变，则Bax∝x， 磁密分布也是一条直线；在极尖，因气隙长度增加得很快， 磁阻急剧增加，则Bax很小，电枢磁密沿电枢表面分布为一马 鞍波形，如图曲线Bax=ƒ(x)所示。
如果将电枢外表面从几何中心线处展开成直线 如图所示，并设主磁极轴线与电枢表面的交点 处为原点0，这点的电枢磁势为零，设Fax为每 个气隙磁势，在离原点x处作一矩形磁闭合回 路，根据安培环路定律，当磁路不饱和时，有
(H) l2F axN D a I2xA2x
即Fax=Ax，可见Fax与x成正比，则电枢磁势分 布波形是三角波，如图曲线Fax=ƒ(x)所示。
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2章
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Bax
F ax
问
若电机由于装 配误差或其它 原因，电刷偏 离几何中性线， 电枢磁势特点？
电刷位置一经确定，电枢磁场的空间位置也就固定下来。 当电刷位于几何中性线上时，电枢磁场的轴线就位于几何 中性线上，且与主磁极轴线垂直相交。
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电枢磁场磁通 密度分布曲线
主磁场的 磁通密度 分布曲线
两条曲线逐点叠加后 得到负载时气隙磁场 的磁通密度分布曲线
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Bx
B0x
B ax
Bx=f(x)
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直流电机的电枢反应
当电机带负载后，电枢绕组流过电流，出现 电枢磁势。从上面分析可知：电枢磁势对主 磁极产生的磁场有影响，故对电机的运行性 能也会产生一定的影响。我们把电枢磁势对 励磁磁势产生的影响称为电枢反应。
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Bx
B0x
B ax
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（3）当磁路饱和时有去磁作用
磁路不饱和时，主磁场被削弱的数
量（面积S1）等于加强的数量
（面积S2），因此每极量的磁通
Bx′
量与空载时相同。电机正常运行
于磁化曲线的膝部，主磁极增磁
部分因磁密增加使饱和程度提高，
铁心磁阻增大，增加的磁通少些，
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If
Ia
Ff
Fa
+
=
If Ia
Fa Ff
负载时的磁场
图b表示仅由励磁电流产生的空载磁场。 假设电机磁路不饱和或不考虑磁路饱和现象，可利用叠加 原理，得到负载时气隙磁场如图c所示。
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线负荷
为了分析电枢磁势沿电枢表面分布情况，现引入电枢线负荷 的概念。
电机原理与拖动基础
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第2章 直流电机
2.1 直流电机的基本工作原理 2.2 直流电机的结构 2.3 直流电机的铭牌数据 2.4 直流电机的空载磁场 2.5 直流电机的电枢绕组 2.6 直流电机的负载磁场及电枢反应 2.7 感应电动势和电磁转矩的计算 2.8 直流发电机 2.9 直流电动机 2.10 直流电机的换向
线负荷是指在电枢表面单位长度上的安培导体数，用A表示。 设N为电枢绕组总导体数，I为导体电流，Da为电枢直径，则 根据线负荷定义有：
A NI
Da
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电枢磁势(电刷位于几何中心线上)
根据全电流定律可知，通过电刷处的磁力线所包围的 电流为最大，偏离电刷后磁力线所包围的电流逐渐变小， 在主磁极轴线处为零，则可画出电枢磁势的分布图。
因此负载时每极磁通略为减少。
Bx
B0x
B ax
负载时气隙磁通密度的曲线与空载时不同
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（2）使物理中性线偏移
气隙中各点磁通密度为零 的点的连线称为物理中 性线。直流电机空载时， 几何中性线与物理中性 线重合。负载时，物理 中性线偏离几何中性线 α角。
对发电机而言是顺转向偏 离α角；对电动机而言 是逆转向偏离α角。
气隙磁密
曲线Box=ƒ(x)表示励磁磁通密度，亦即电机空载时励磁磁 动势单独产生的气隙磁通密度曲线，为一平顶波
由上述分析可知，电机负载时的气隙磁密Bδx应等于励磁磁 密Box与电枢磁密的Bax合成，如图曲线Bδx=ƒ(x)所示。
Bax
F ax
t
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(a)Bax=f(x)
2章
Box
(b)Box=f(x)
q-q表示；与交轴垂直的磁极轴线 称为直轴，用d-d表示。为了方便， 以后在分析电机内部电磁过程时
均采用电机模型。
直流电机模型
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直流电机负载运行时，电枢电流Ia不为零，气隙中 的磁势由励磁电流If产生的励磁磁势Ff和电枢电流Ia 产生的电枢磁势Fa共同建立。
图a表示由电枢电流(电枢磁 动势)单独产生的气隙磁场 (称电枢磁场) ，根据电枢电 流方向和右手螺旋定则，可 判断电枢磁场的轴线与电刷 轴线（也是几何中心线）重 合，并与主磁极轴线正交， 故电刷位于几何中心线上时 的电枢磁势是交轴电枢磁势。
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本 章 重 点
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2.6 直流电机的负载磁场及电枢反应
展开图虽然能反应电枢绕组连接 规律，也能说明电机内部电磁关 系，但画展开图太麻烦，在分析 电机内部电磁关系时，采用电机 模型。
规定：无论电机有多少对磁极，
都只用N、S一对磁极表示，不画 换相器，电刷放在几何中心线处
(实际电刷放置 )，并与位于几 何中心线处的元件接触，一个圆 圈代表一个元件，电枢绕组中的 电流以电刷为界。我们把几何中 心线对应的轴线又称为交轴，用
电枢反应与电刷位置有关
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源自文库
1.电刷位于几何中性线时的电枢反应
电枢磁势是交轴电枢磁势Faq
电刷位于几何中性线时电枢反应表现为： （1）使气隙磁场发生畸变 （2）使物理中性线偏移 （3）当磁路饱和时有去磁作用
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2章
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（1）使气隙磁场发生畸变 设电枢旋转时先进入磁极 的那个磁极尖称为前极尖， 电枢离开磁极的那个磁极尖 称为后极尖。电枢反应使气 隙磁场发生畸变： 对发电机而言是前极尖磁场 被削弱，后极尖磁场被加 强； 对电动机而言是前极尖磁场 被加强后极尖磁场被削弱。