《电机与电器控制 教学课件 ppt 作者 冯晓 刘仲恕编 - 副本第二节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机与电器控制 教学课件 ppt 作者 冯晓 刘仲恕编 - 副本第二节（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章第二节 电枢绕组,电枢绕组是直流电机产生电磁转矩和感应电动势，实现机电能量转换的枢纽，电枢绕组的名称由此而来，并为此把直流电机的转子称为电枢。 电枢绕组由许多线圈(以下称元件)按一定规律连接而成。按照连接规律的不同，电枢绕组分为单叠绕组和单波绕组等多种型式。本节先介绍元件的基本特点，再以单叠绕组和单波绕组阐述电枢绕组的构成原理和连接规律。,元件 由绝缘铜线绕制而成，每个元件有两个嵌放在电枢槽中，能与磁场作用产生转矩或电动势的有效边，称为元件边。元件的槽外部分（2和5）亦即元件边以外的部分称为端接部分。,为便于嵌线，每个元件的一个元件边嵌放在某一槽的上层，称为上层边1，画图时以实线表示;另
2、一个元件边则嵌放在另一槽的下层，称为下层边3，画图时以虚线表示。每个元件有两个出线端，称首端6和末端4，均与换向片相接。,第二章第二节（续1） 元件与节距,第二章第二节（续1） 元件与节距,每一个元件有两个元件边，每片换向片又总是接一个元件的上层边和另一元件的下层边，所以元件数s总等于换向片数K，即,每个元件有两个元件边，而每个电枢槽分上下两层嵌放两个元件边，所以元件数S又等于槽数Z，即,第二章第二节（续1） 元件与节距,对于小容量电机，电枢直径小，电枢铁心外圆不宜开太多槽时，往往在一个槽的上层和下层各放u个元件边，即把一个实槽当成u个虚槽使用。虚槽数Zu与实槽数Z之间的关系为,为分析方便起见
3、，本书中均设u1。,第二章第二节（续1） 元件与节距,节距 表征电枢绕组元件本身和元件之间连接规律的数据为节距。为了正确地把各元件安放入电枢槽内，并且和相应的换向片按一定规律连接起来，就必须先了解绕组的极距。,极距 一个磁极在电枢圆周上所跨的距离称为极距，当用槽数表示时，极距的表达式为,第二章第二节（续1） 元件与节距,第二章第二节（续1） 元件与节距,第一节距 指同一元件的两个元件边在电枢周围上所跨的距离，用槽数来表示。由于线圈边要放入槽内，所以y1应是整数。而为了让绕组能感应出最大的电动势，应使y1接近或等于极距，即,第二章第二节（续1） 元件与节距,第二章第二节（续1） 元件与节距,第二
4、节距 第一个元件的下层边与直接相连的第二个元件的上层边之间在电枢圆周上的距离，用槽数表示，称为第二节距y2,第二章第二节（续1） 元件与节距,合成节距 直接相连的两个元件的对应边在怒枢圆涌上的距离，用槽数表示，称为合成节距y。,第二章第二节（续1） 元件与节距,换向器节距 每个元件的首、末两端所接的两片换向片在换向器圆周上所跨的距离，用换向片数表示，称为换向器节距yk。换向器节距yk与合成节距y总是相等的，即,第二章第二节（续2） 单叠绕组,一元件的端接部分紧叠在前一元件的端接部分上，这种绕组称为叠绕组。当叠绕组的换向器节距yk1时称为单叠绕组。,下面举一例说明单叠绕组的连接规律和特点。 一台
5、直流电机，ZSK16，2p4，接成单叠绕组。,计算节距,第二章第二节（续2） 单叠绕组,第二章第二节（续2） 单叠绕组,绕组展开图 展开图是把放在铁心槽里、构成绕组的所有元件取出来画在一张图里，展示元件相互间的电气连接关系及主磁极、换向片、电刷间的相对位置关系。,第二章第二节（续2） 单叠绕组,绘制步骤 先画16个槽（一根实线和一根虚线，其中实线代表槽的上层，虚线代表槽的下层）和16个换向片，为了作图方便，令换向片宽度等于槽与槽之间的距离并将元件、槽和换向片按顺序编号。编号时要把元件号码、元件上层边所在槽的号码以及与元件上层边相连接的换向片号码编得一致，即1号元件的上层边放在1号槽内并与l号换
6、向片相连接。,这样当1号元件的上层边放在1号槽内（上层边用实线表示）并与1号换向片相连后，因为y1=4，则1号元件的下层边应放在第5号槽（1+y1=5）的下层（下层边用虚线表示），编号为5；因yyk1，所以1号元件的末端应连接在2号换向片上（1+yk2）。一般应使元件左右对称，这样1号换向片与2号换向片的分界线正好与元件的中心线相重合。,第二章第二节（续2） 单叠绕组,然后将2号元件的上层边放入2号槽的上层（1+y2），下层边放在6号槽的下层（2+y16），2号元件的上层边连在2号换向片上，下层边连在3号换向片上。依次类推，最后第16号元件的下层边与1号换向片相连，整个绕组形成一个闭合回路，绕
7、组连接完毕。绕组元件的连接顺序见下图。,第二章第二节（续2） 单叠绕组,放置磁极和电刷 在绕组展开图上均匀放置4个磁极（2p4）。设N极的磁通是进入纸面，S极的磁通是从纸面穿出，电枢自右向左运动，根据右手定则就可判定各元件边的感应电动势的方向。在展开图中所示这一瞬间，1, 5, 9, 13四个元件正处于磁极几何中性线上，感应电动势为零，这四个元件把整个绕组分成四段，每段有三个电动势方向相同的元件相串联。由于每段电路中对应元件所处的磁场位置相同，所以每段电路的电动势大小相等，但方向两两相反，因此在整个闭合回路内互相抵消，总电动势为零，不会产生环流。,第二章第二节（续2） 单叠绕组,为使被电刷短路
8、的元件中感应电势最小，正负电刷间引出的电动势最大，必须在换向片1和2, 5和6, 9和10, 13和14之间，也就是在磁极轴线位置，放置4组电刷A1, B1, A2, B2。因为这时A, B电刷之间所包含的元件，其电动势的方向都是相同的。为了清楚起见，将展开图中瞬间各元件的连接与电刷的关系整理、排列，可得到如下所示的电路图。,这时电刷A1, A2的极性为“+”， B1, B2的极性为“-”，而且A1与A 2，B1与B2电位相等，可以把它们连接起来，,第二章第二节（续2） 单叠绕组,整个绕组就由4条并联支路组成，正负电刷之间的电动势称为电枢电动势，也就是每条支路的电动势。,第二章第二节（续2）
9、单叠绕组,由于电刷和主磁极在空间上是固定的，对于直流发电机，当用原动机带动电枢旋转时，虽然每条支路中的元件连同与电刷接触的换向片在不断地变化，但每条支路中各元件在磁场中所处的位置以及各支路的元件总数并没有改变，因此在电刷A、B之间的电动势其方向和大小不变，是一个直流电动势。由此再次展示了换向器和电刷装置在直流发电机中的作用。对于直流电动机，也是由于换向器和电刷装置的作用，使处于N极下和S极下的元件受到电磁力的方向和大小始终不变，从而形成一个恒定的电磁转矩。,第二章第二节（续2） 单叠绕组,因为每条支路的元件都是处于同一磁极下，因此每条支路就对应于一个磁极，本例2p4，所以支路数也等于4。由此可
10、得出单叠绕组特点： 位于同一磁极下的各元素串联起来组成一条支路，并联支路对数等于极对数，即ap。 当元件形状左右对称，电刷在换向器表面的位置对准磁极中心线时，正、负电刷间的感应电动势最大，被电刷短路元件中的感应电动势最小。 电刷刷杆数等于极数。,单波绕组的元件首末端之间的距离接近两个极距，yky1，两个元件串联起来成波浪形，故称波绕组。p个元件串联后，其末尾应该落在起始换向片前1片的位置，才能继续串联其余元件，为此，换向器节距必须满足以下关系： pykK1,第二章第二节（续3） 单波绕组,下面以一例说明单波绕组的联接规律和特点。 一台直流电机：Z=S=Kl5，2p=4接成单波绕组。,第二章第二
11、节（续3） 单波绕组,第二章第二节（续3） 单波绕组,绕组展开图 绘制单波绕组展开图的步骤与单叠绕组相同。电刷在换向器表面上的位置也是在主磁极的中心线上。要注意的是因为本例的极距不是整数，所以相邻主磁极中心线之间的距离不是整数，相邻电刷中用换向片数表示时也不是整数。,绕组展开图,第二章第二节（续3） 单波绕组,第二章第二节（续3） 单波绕组,绕组连接顺序表 按绕组展开图所示的联接规律可得相应的联接顺序表,第二章第二节（续3） 单波绕组,并联支路图 按展开图中各元件的联接顺序，将此刻不与电刷接触的换向片省去不画，可以得此单波绕组的并联支路图所示。将并联支路图与展开图对照分忻可知:单波绕组是将同一
12、极性磁极下所有元件顺序串联起来组成一条支路，由于磁极极性只有N和S两种，所以单波绕组的并联支路数总是2，并联支路对数恒等于1，即a1。,第二章第二节（续3） 单波绕组,并联支路图,第二章第二节（续3） 单波绕组,单波绕组特点 单波绕组由于连接方法与单叠绕组不同，故特点也不同，主要有： 上层边位于同一极性磁极下的所有元件串联起来组成一条支路，并联支路对数恒等于1，与极对数无关。 当元件形状左右对称，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线时，支路电势最大。 单从支路对数来看，单波绕组可以只要两根刷杆，但在实际电机中，为缩短换向器长度，以降低成本，仍使电刷杆数等于极数。亦即所谓采用全额电刷。,第二章第二节（续3） 单波绕组,设绕组每支路的电流为ia，电枢电流为Ia，无论是单叠绕组还是单波绕组均有 Ia=2aia。 由此可知，单叠绕组与单波绕组的主要区别在于并联支路对数的多少。单叠绕组可以通过增加极对数来增加并联支路对数，适用于低电压大电流的电机;单波绕组的并联支路对数a1，但每条并联支路串联的元件数较多，故适用于小电流较高电压的电机。,
