第二章直流电机1-2
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电磁转矩的方向与电枢转动方向相反， 是制动性质
直流电机的工作原理
电动机原理
F B li
电磁转矩的方向与转速方 向相同，是驱动性质的
直流电机的工作原理
发电机惯例和电动机惯例
直流电机的主要部件
主要由定子、转子两部分组成
直流电机
定子
转子
机座 主磁极
电枢铁心
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
第二章直流电机
直流电机的工作原理
直流电机模型
直流电机的工作原理
磁场方向规定
N
从电枢进入磁极的磁通方向为正方向
N极下的磁通方向为负
S
Leabharlann Baidu
S极下的磁通方向为正
+
直流电机的工作原理
磁场分布
N
S
直流电机的工作原理
发电机原理
e B lv
直流电机的工作原理
发电机运行的机电总结
电枢绕组内部电动势和电流是交流电 电刷间的电动势和电流是直流电
4.单叠绕组
叠：两个相邻联接的元 件， 后一元件的端部紧 迭在前一元件的端部。
单：首末端相联的两换 向片相隔一个换向片的 宽度。
y=yk=1
直流电机的电枢绕组
实例： 2p＝4， Zi=Z＝S＝K＝16
要求绕制右行单叠绕组
计算数据y和y1
单叠右行： y yk 1
整距：
y1
Zi 2p
16 4
Zi uZ
直流电机的电枢绕组
（4）虚槽数、换向片数以及元件数的数量关系
S K Zi
直流电机的电枢绕组
（5）几种节距
第一节距 y1
每个元件的两个元件边在 电枢表面的跨距，以虚槽 数来表示。为了使元件中 感应的电动势最大，y1应 接近一个极距。
y1 5 1 4
直流电机的电枢绕组
求输入额定功率和额定电流。
例2.2 已知一台直流电动机:PN=100kW,UN=220V,ηN=89%,
求输入额定功率和额定电流。
2.2 直流电机的电枢绕组
直流电机的电枢绕组
1.电枢绕组的基本特点
（1）产生尽可能大的电动势，并有良好的波形 （2）能通过足够大的电流，以产生并承受所需的 电磁力和电磁转矩 （3）结构简单，连接可靠 （4）便于维护和检修 （5）对直流电机来说，应保证换向良好
极距是指每个主磁极在电枢表面所占据的距离或者相邻主极间 的距离，一般用所跨弧长或该弧长对应的槽数来表示。
Da/ 2p或Zi / 2p
y1 Zi / 2p 整数
当y1=τ时，称为整距元件 ；当y1<τ时, 称为短距元件 ；当y1>τ时,称为长距元件
直流电机的电枢绕组
第二节距 y2
直流电机的电枢绕组
2.电枢绕组的分类 叠绕组
电枢绕组
波绕组
蛙绕组
单叠绕组 复叠绕组 单波绕组
复波绕组
直流电机的电枢绕组
3.电枢绕组的几个基本概念 （1）绕组元件（线圈）
直流电机的电枢绕组
（2）元件边
直流电机的电枢绕组
（3）虚槽
在槽数一定的情况下，为了增加元件数，通常每个槽的上 下层放多个元件边。从而引进了虚槽的概念。
1 5’ 2 6’ 3 7’ ——………………——1
直流电机的电枢绕组
绕组展开图
槽展开 τ
绕组放置 τ
安放磁极、电刷
τ
τ
1 2 N3 4 5 6 S 7 8 9 10 N11 12 13 14 S 15 16
15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
+
－
+
－
直流电机的电枢绕组
表征额定运行工况的物理量称为电机的额定值
额定功率：PN 额定电压：UN 额定电流：IN
额定转速：nN 额定效率：ηN
额定转据：TN
直流电机的额定值
电机的额定功率定义为电机的额定输出功率 1.对于发电机来说是其电端口输出的电功率.
pN UN IN
2.对于电动机来说是其转轴上输出的机械功率.
pN NUN IN
τ
τ
τ
τ
1 2 N3 4 5 6 S 7 8 9 10 N11 12 13 14 S 15 16
15 16 1 2 3 4
+
5 67
－
8 9 10 11 12 13 14
+
－
+
－
一个换向片连接一个元件的上边和另一个元件的下边， 其编号和上边所在的元件号相同
直流电机的电枢绕组
绕组电路图
直流电机的电枢绕组
直流电机的额定值
额定值是客观评价和选择电机的基本数据根据， 一般来说都应该让电机运行于额定状态
过载运行导致电机过热，加速绝缘老化， 降低使用寿命甚至烧毁电机
轻载运行电机效率降低，浪费电机容量
总之，额定运行是电机最经济、安全以及总体最佳 的运行状态
直流电机的额定值
例2.1 已知一台直流发电机:PN=180kW,UN=230V,ηN=89.5%,
轴承
直流电机的主要部件
直流电机的主要部件
1. 主磁极与换向极
直流电机的主要部件
2. 机座
直流电机的主要部件
3. 电枢铁心
直流电机的主要部件
4. 电枢绕组
直流电机的主要部件
5. 换向器
直流电机的主要部件
6.直流电机电枢
直流电机的主要部件
7.电刷装置
直流电机的额定值
电机根据设计数据和试验数据而确定的正常运行 状况称为额定运行工况.
电刷的放置
电刷放置的原则：电刷短路的 元件的感应电动势应该为零。
电刷放置的位置：换向器上的 几何中心线（主极轴线）。
电刷的个数：2p。
直流电机的电枢绕组
电刷的放置
三线
直流电机的电枢绕组
绕组的并联支路
2a 2p
直流电机的电枢绕组
单叠绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p • 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为
零， 绕组内部无环流 • 每条支路由不相同的电刷引出， 电刷不能少， 电刷
数等于磁极数 • 正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势， 电
4
第二节距： y2 y y1 -3
画绕组连接表 画绕组展开图 放置磁极电刷
直流电机的电枢绕组
编号及连线规则
1.元件编号与槽编号相同，上元件边直接用槽号表示， 下元件边用所在槽号加撇号表示。
2. 上元件边与下元件边之间用实线连接，两元件同 过换向器串联用虚线表示。
直流电机的电枢绕组
绕组连接表
同一片换向片相连的两 个元件中的第一个元件 的下元件边到第二个元 件的上元件边在电枢表 面的跨距，用虚槽数来 表示
直流电机的电枢绕组
合成节距 y
相串联的两个元件对应边 在电枢表面的跨距
y y1 y2
换向器节距 yk
与每个元件相联的两个换向 器表面的跨距，用换向片数 表示
y y
直流电机的电枢绕组
直流电机的工作原理
电动机原理
F B li
电磁转矩的方向与转速方 向相同，是驱动性质的
直流电机的工作原理
发电机惯例和电动机惯例
直流电机的主要部件
主要由定子、转子两部分组成
直流电机
定子
转子
机座 主磁极
电枢铁心
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
第二章直流电机
直流电机的工作原理
直流电机模型
直流电机的工作原理
磁场方向规定
N
从电枢进入磁极的磁通方向为正方向
N极下的磁通方向为负
S
Leabharlann Baidu
S极下的磁通方向为正
+
直流电机的工作原理
磁场分布
N
S
直流电机的工作原理
发电机原理
e B lv
直流电机的工作原理
发电机运行的机电总结
电枢绕组内部电动势和电流是交流电 电刷间的电动势和电流是直流电
4.单叠绕组
叠：两个相邻联接的元 件， 后一元件的端部紧 迭在前一元件的端部。
单：首末端相联的两换 向片相隔一个换向片的 宽度。
y=yk=1
直流电机的电枢绕组
实例： 2p＝4， Zi=Z＝S＝K＝16
要求绕制右行单叠绕组
计算数据y和y1
单叠右行： y yk 1
整距：
y1
Zi 2p
16 4
Zi uZ
直流电机的电枢绕组
（4）虚槽数、换向片数以及元件数的数量关系
S K Zi
直流电机的电枢绕组
（5）几种节距
第一节距 y1
每个元件的两个元件边在 电枢表面的跨距，以虚槽 数来表示。为了使元件中 感应的电动势最大，y1应 接近一个极距。
y1 5 1 4
直流电机的电枢绕组
求输入额定功率和额定电流。
例2.2 已知一台直流电动机:PN=100kW,UN=220V,ηN=89%,
求输入额定功率和额定电流。
2.2 直流电机的电枢绕组
直流电机的电枢绕组
1.电枢绕组的基本特点
（1）产生尽可能大的电动势，并有良好的波形 （2）能通过足够大的电流，以产生并承受所需的 电磁力和电磁转矩 （3）结构简单，连接可靠 （4）便于维护和检修 （5）对直流电机来说，应保证换向良好
极距是指每个主磁极在电枢表面所占据的距离或者相邻主极间 的距离，一般用所跨弧长或该弧长对应的槽数来表示。
Da/ 2p或Zi / 2p
y1 Zi / 2p 整数
当y1=τ时，称为整距元件 ；当y1<τ时, 称为短距元件 ；当y1>τ时,称为长距元件
直流电机的电枢绕组
第二节距 y2
直流电机的电枢绕组
2.电枢绕组的分类 叠绕组
电枢绕组
波绕组
蛙绕组
单叠绕组 复叠绕组 单波绕组
复波绕组
直流电机的电枢绕组
3.电枢绕组的几个基本概念 （1）绕组元件（线圈）
直流电机的电枢绕组
（2）元件边
直流电机的电枢绕组
（3）虚槽
在槽数一定的情况下，为了增加元件数，通常每个槽的上 下层放多个元件边。从而引进了虚槽的概念。
1 5’ 2 6’ 3 7’ ——………………——1
直流电机的电枢绕组
绕组展开图
槽展开 τ
绕组放置 τ
安放磁极、电刷
τ
τ
1 2 N3 4 5 6 S 7 8 9 10 N11 12 13 14 S 15 16
15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
+
－
+
－
直流电机的电枢绕组
表征额定运行工况的物理量称为电机的额定值
额定功率：PN 额定电压：UN 额定电流：IN
额定转速：nN 额定效率：ηN
额定转据：TN
直流电机的额定值
电机的额定功率定义为电机的额定输出功率 1.对于发电机来说是其电端口输出的电功率.
pN UN IN
2.对于电动机来说是其转轴上输出的机械功率.
pN NUN IN
τ
τ
τ
τ
1 2 N3 4 5 6 S 7 8 9 10 N11 12 13 14 S 15 16
15 16 1 2 3 4
+
5 67
－
8 9 10 11 12 13 14
+
－
+
－
一个换向片连接一个元件的上边和另一个元件的下边， 其编号和上边所在的元件号相同
直流电机的电枢绕组
绕组电路图
直流电机的电枢绕组
直流电机的额定值
额定值是客观评价和选择电机的基本数据根据， 一般来说都应该让电机运行于额定状态
过载运行导致电机过热，加速绝缘老化， 降低使用寿命甚至烧毁电机
轻载运行电机效率降低，浪费电机容量
总之，额定运行是电机最经济、安全以及总体最佳 的运行状态
直流电机的额定值
例2.1 已知一台直流发电机:PN=180kW,UN=230V,ηN=89.5%,
轴承
直流电机的主要部件
直流电机的主要部件
1. 主磁极与换向极
直流电机的主要部件
2. 机座
直流电机的主要部件
3. 电枢铁心
直流电机的主要部件
4. 电枢绕组
直流电机的主要部件
5. 换向器
直流电机的主要部件
6.直流电机电枢
直流电机的主要部件
7.电刷装置
直流电机的额定值
电机根据设计数据和试验数据而确定的正常运行 状况称为额定运行工况.
电刷的放置
电刷放置的原则：电刷短路的 元件的感应电动势应该为零。
电刷放置的位置：换向器上的 几何中心线（主极轴线）。
电刷的个数：2p。
直流电机的电枢绕组
电刷的放置
三线
直流电机的电枢绕组
绕组的并联支路
2a 2p
直流电机的电枢绕组
单叠绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p • 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为
零， 绕组内部无环流 • 每条支路由不相同的电刷引出， 电刷不能少， 电刷
数等于磁极数 • 正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势， 电
4
第二节距： y2 y y1 -3
画绕组连接表 画绕组展开图 放置磁极电刷
直流电机的电枢绕组
编号及连线规则
1.元件编号与槽编号相同，上元件边直接用槽号表示， 下元件边用所在槽号加撇号表示。
2. 上元件边与下元件边之间用实线连接，两元件同 过换向器串联用虚线表示。
直流电机的电枢绕组
绕组连接表
同一片换向片相连的两 个元件中的第一个元件 的下元件边到第二个元 件的上元件边在电枢表 面的跨距，用虚槽数来 表示
直流电机的电枢绕组
合成节距 y
相串联的两个元件对应边 在电枢表面的跨距
y y1 y2
换向器节距 yk
与每个元件相联的两个换向 器表面的跨距，用换向片数 表示
y y
直流电机的电枢绕组