技能培訓(xùn)專題 直流電機（一）

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1、 第29章 直流電機 29.2 直流電機的勵磁方式 按勵磁方式不同，電機可分為 （一）他勵直流電機 電樞和勵磁繞組由兩個獨立的直流電源供電。 （二）并勵直流電機 電樞和勵磁繞組并聯(lián)后由一個獨立的直流電源供電。 （三）串勵直流電機 電樞和勵磁繞組串聯(lián)后由一個獨立的直流電源 供電 （四）復(fù)勵直流電機 復(fù)勵電機有兩個繞組，一個并勵繞組，一個串勵 繞組，并勵繞組和電樞并聯(lián)，和串勵繞組串聯(lián)后由 一個獨立的直流電源供電。 直流發(fā)電機的

2、主要勵磁方式是他勵式、并勵式和復(fù)勵式 29.3 直流電機的磁場和基本方程 29.3.1直流電機的磁場 29.3.1.1 空載時直流電機的磁場 直流電機的空載磁場 ? 直流電機的空載是指電樞電流等于零或者很小，且可以不計其影響的一種運行狀態(tài)。 在主磁極極面下，氣隙小而且基本均勻，磁場較強；極面以外氣隙大，磁場減弱；在兩極間的幾何中線處磁場為零，整個磁極下磁密的分布為以平頂波，若規(guī)定磁力線方向由定子指向轉(zhuǎn)子為正 29.3.1.2 直流電機負載時的磁場和電樞反應(yīng) 1.負載時磁場 電機帶上負載以后，電樞繞組內(nèi)流過電流，還會形成磁通勢，該磁通稱為電樞磁通勢。 所以，負載時

3、電機中氣隙磁場是由勵磁磁通勢和電樞磁通勢共同建立。 由此可知，在直流電機中，從空載到負載，其氣隙磁場是變化的 ? 2.電樞反應(yīng) ? 1)電樞磁通勢 電樞磁通勢對勵磁磁通勢所產(chǎn)生氣隙磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。 電樞反應(yīng)磁通勢軸線的位置與電刷軸線重合,當電刷處于幾何中性線時，電樞反應(yīng)磁通勢與磁極軸線互相垂直 。 l 電樞反應(yīng)使氣隙磁場發(fā)生了畸變 電樞磁場使主磁場一半削弱，另一半加強，并使電樞表面磁密等于零處（物理中心線）離開了幾何中性線。? l 電磁反應(yīng)呈去磁作用 * 在磁路不飽和時 主磁場削弱的量與加強的量恰好相等。 * 在磁路臨界飽和時 增磁會使半個極下飽

4、和程度提高，鐵心磁阻增大，另外半個極下飽和程度減小，鐵心磁阻減小 ，因磁路臨界飽和，從而使實際的合成磁場曲線要比不飽和時略低 。增加的磁通數(shù)量就會小于磁通減少的數(shù)量 。 29.3.2 直流電機的基本方程 29.3.2.1 電樞繞組的感應(yīng)電動勢 1.運行時感應(yīng)電動勢始終存在 直流電機無論作電動機運行還是作發(fā)電機運行，電樞繞組內(nèi)都感應(yīng)產(chǎn)生電動勢。這個感應(yīng)電動勢是指一條支路的電動勢。 2.如何計算感應(yīng)電動勢 要計算支路電動勢，可先求出每個元件電動勢的平均值，然后乘上每條支路串聯(lián)元件數(shù)，就可得出支路電動勢。 元件平均電勢 B為每一個磁極下的平均磁感應(yīng)強度，等于每極磁通除以每極的面積

5、tl, B= F/tl 電磁感應(yīng)定律:??e=Blv 式中:v為導(dǎo)體切割磁力線的線速度v=2pRn/60= 2ptn/60（2pR= 2pt） n - 電樞的轉(zhuǎn)速（r/min) p - 極對數(shù) t - 極距 每條支路總導(dǎo)體數(shù)2N，則電樞感應(yīng)電動勢的平均值為: E=2Ne=2NBlv=4pNFn/60 如果令4pN/60=CE 則 E= CE Fn Ce 稱為電動勢常數(shù) 磁通的單位為 Wb，轉(zhuǎn)速 n 的單位為 rpm，感應(yīng)電動勢的單位為 V 感生電動勢的方向由磁場的方向和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向決定。 在直流電動機中，電動勢的方向與電樞電流的方向相反，為反電動勢； 在直流發(fā)

6、電機中，電動勢的方向與電樞電流的方向相同，為電源電動勢。 29.3.2.2 直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩 1.元件邊所受切線方向電磁力 設(shè)氣隙中某處的徑向磁密為 Bdx ，元件數(shù)為 Ny ；元件邊中電流為ia 根據(jù)電磁力定律，此處元件邊所受的切線方向的電磁力為: fx = Blia B為每一個磁極下的平均磁感應(yīng)強度，等于每極磁通除以每極的面積tl, Bdx= F/tl 2.元件邊所產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 設(shè)電樞的直徑2R ，因為2pR=2pt,所以R=pt/p. 元件數(shù)為N， a為并聯(lián)支路對數(shù)，則電樞表面共有元件邊數(shù)為 4aN ，則電磁力產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為: Te = 4aNfxR= 4

7、aNBdx·l·iaR=2pN?Fia/p 若令 CM= 2pN?/p, 則 Te=? CMFia 電磁轉(zhuǎn)矩由磁場的方向和電樞電流的方向決定。 在直流電動機中，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同，為拖動轉(zhuǎn)矩 在直流發(fā)電機中，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，為制動轉(zhuǎn)矩 29.4 直流發(fā)電機的基本方程和運行特性 29.4.1 電動勢的平衡方程式 電壓平衡方程 Ea=U+IaRa 式中，Ia為電樞電流(A）； Ra為電樞繞組電阻(Ω) 29.4.2 直流發(fā)電機的損耗和功率

8、平衡方程式 29.4.3 直流發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩平衡方程式 轉(zhuǎn)矩平衡方程 29.4.4 他勵直流發(fā)電機的運行特性 29.4.4.1 空載特性 n=常數(shù)，I=0時,U0=f(If) U0=Ea-IRa-2ΔUs=Ea=CeΦn=f(If)=f(Ff/N) 結(jié)論：經(jīng)過一定比例轉(zhuǎn)換后，開路特性U0=f(If)與電機的磁化曲線Φ=f(Ff)形狀完全相同。 一般電機的工作點位于開路特性上曲線開始彎曲的膝點附近。據(jù)此可以判斷電機的飽和程度。 29.4.4.2 外特性 定義：n=nN，If=IfN時,U=f(I) n=nN，U=UN，I=IN時的勵磁電流稱為額定勵磁電流，即IfN。 U=Ea-IRa-2ΔUs=（CeΦn-2ΔUs）-IRa 負載電流增加時，電阻壓降增大/電樞磁勢的去磁效應(yīng)增大，使得曲線下降。 結(jié)論：外特性U=f(I)是略微下垂的曲線 電壓調(diào)整率：從空載到滿載電壓變化的程度。ΔU=(U0-UN)/UN（100%） 一般他勵直流發(fā)電機ΔU=（5~10）%。 6頁