《注册电气专业基础第57讲 第二十九章：直流电机(一)(2010年新版)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《注册电气专业基础第57讲 第二十九章：直流电机(一)(2010年新版)（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 页第 29 章 直流电机29.2 直流电机的励磁方式按励磁方式不同，电机可分为（一）他励直流电机 电枢和励磁绕组由两个独立的直流电源供电。（二）并励直流电机 电枢和励磁绕组并联后由一个独立的直流电源供电。 （三）串励直流电机 电枢和励磁绕组串联后由一个独立的直流电源供电（四）复励直流电机 复励电机有两个绕组，一个并励绕组，一个串励绕组，并励绕组和电枢并联，和串励绕组串联后由一个独立的直流电源供电。直流发电机的主要励磁方式是他励式、并励式和复励式29.3直流电机的磁场和基本方程29.3.1 直流电机的磁场29.3.1.1 空载时直流电机的磁场直流电机的空载磁场 直流电机的空载是指电枢电流等于
2、零或者很小，且可以不计其影响的一种运行状态。在主磁极极面下，气隙小而且基本均匀，磁场较强；极面以外气隙大，磁场减弱；在两极间的几何中线处磁场为零，整个磁极下磁密的分布为以平顶波，若规定磁力线方向由定子指向转子为正29.3.1.2 直流电机负载时的磁场和电枢反应1.负载时磁场 电机带上负载以后，电枢绕组内流过电流，还会形成磁通势，该磁通称为电枢磁通势。 所以，负载时电机中气隙磁场是由励磁磁通势和电枢磁通势共同建立。 由此可知，在直流电机中，从空载到负载，其气隙磁场是变化的 2.电枢反应 1)电枢磁通势 电枢磁通势对励磁磁通势所产生气隙磁场的影响称为电枢反应。2 页电枢反应磁通势轴线的位置与电刷轴
3、线重合,当电刷处于几何中性线时，电枢反应磁通势与磁极轴线互相垂直 。电枢反应使气隙磁场发生了畸变 电枢磁场使主磁场一半削弱，另一半加强，并使电枢表面磁密等于零处（物理中心线）离开了几何中性线。 电磁反应呈去磁作用 * 在磁路不饱和时 主磁场削弱的量与加强的量恰好相等。 * 在磁路临界饱和时 增磁会使半个极下饱和程度提高，铁心磁阻增大，另外半个极下饱和程度减小，铁心磁阻减小 ，因磁路临界饱和，从而使实际的合成磁场曲线要比不饱和时略低 。增加的磁通数量就会小于磁通减少的数量 。29.3.229.3.2 直流电机的基本方程直流电机的基本方程29.3.2.1 电枢绕组的感应电动势1.运行时感应电动势始
4、终存在直流电机无论作电动机运行还是作发电机运行，电枢绕组内都感应产生电动势。这个感应电动势是指一条支路的电动势。2.如何计算感应电动势要计算支路电动势，可先求出每个元件电动势的平均值，然后乘上每条支路串联元件数，就可得出支路电动势。元件平均电势B 为每一个磁极下的平均磁感应强度，等于每极磁通除以每极的面积 l, B= /l电磁感应定律: e=Blv式中:v 为导体切割磁力线的线速度 v=2Rn/60= 2pn/60（2R= 2p） n - 电枢的转速（r/min)p - 极对数 - 极距每条支路总导体数 2N，则电枢感应电动势的平均值为:E=2Ne=2NBlv=4pNn/60 如果令 4pN/
5、60=CE 则E= CE nCe 称为电动势常数磁通的单位为 Wb，转速 n 的单位为 rpm，感应电动势的单位为 V3 页感生电动势的方向由磁场的方向和转子的旋转方向决定。在直流电动机中，电动势的方向与电枢电流的方向相反，为反电动势；在直流发电机中，电动势的方向与电枢电流的方向相同，为电源电动势。29.3.2.2 直流电机的电磁转矩1.元件边所受切线方向电磁力 设气隙中某处的径向磁密为 Bdx ，元件数为 Ny ；元件边中电流为 ia 根据电磁力定律，此处元件边所受的切线方向的电磁力为:fx = BliaB 为每一个磁极下的平均磁感应强度，等于每极磁通除以每极的面积 l, Bdx= /l2.
6、元件边所产生电磁转矩设电枢的直径 2R ，因为 2R=2p,所以 R=p/.元件数为 N， a 为并联支路对数，则电枢表面共有元件边数为 4aN ，则电磁力产生的电磁转矩为:Te = 4aNfxR= 4aNBdxliaR=2pN ia/若令 CM= 2pN /, 则Te= CMia电磁转矩由磁场的方向和电枢电流的方向决定。在直流电动机中，电磁转矩的方向与转子的旋转方向相同，为拖动转矩 在直流发电机中，电磁转矩的方向与转子的旋转方向相反，为制动转矩 29.4 直流发电机的基本方程和运行特性29.4.1 电动势的平衡方程式电压平衡方程Ea=U+IaRa 式中，Ia 为电枢电流(A） ； Ra 为电
7、枢绕组电阻()29.4.2 直流发电机的损耗和功率平衡方程式4 页5 页29.4.3 直流发电机的转矩平衡方程式转矩平衡方程29.4.4 他励直流发电机的运行特性29.4.4.129.4.4.1 空载特性空载特性n=常数，I=0 时,U0=f(If) U0=Ea-IRa-2Us=Ea=Cen=f(If)=f(Ff/N) 结论结论：经过一定比例转换后，开路特性 U0=f(If)与电机的磁化曲线 =f(Ff)形状完全相同。一般电机的工作点位于开路特性上曲线开始弯曲的膝点附近。据此可以判断电机的饱和程度。29.4.4.229.4.4.2 外特性外特性定义：n=nN，If=IfN 时,U=f(I) n=nN，U=UN，I=IN 时的励磁电流称为额定励磁电流，即IfN。 U=Ea-IRa-2Us=（Cen-2Us）-IRa 负载电流增加时，电阻压降增大/电枢磁势的去磁效应增大，使得曲线下降。结论：外特性 U=f(I)是略微下垂的曲线电压调整率：从空载到满载电压变化的程度。U=(U0-UN)/UN（100%） TTToM16 页一般他励直流发电机 U=（510）%。
