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1、18.318.3直流电机负载运行时磁场及电枢反应直流电机负载运行时磁场及电枢反应电枢磁势的分布电枢磁势的分布 当电机带负载后，电枢电流产生当电机带负载后，电枢电流产生电枢磁动势电枢磁动势，电枢磁势的出现，电枢磁势的出现改变了电机空载磁场（主极磁场）的分布，这种现象称为改变了电机空载磁场（主极磁场）的分布，这种现象称为电枢电枢反应。反应。 电枢磁势的分布与电枢电流电枢磁势的分布与电枢电流的分布有关的分布有关电枢电流的方向由电枢电流的方向由电刷电刷来来界定界定这样的电流分布所得的磁力这样的电流分布所得的磁力线如图所示。（右手定则）线如图所示。（右手定则）一对极的电枢磁势波形为一对极的电枢磁势波形为
2、三角波三角波一个极距电枢磁势分布为一个极距电枢磁势分布为-电枢表面单电枢表面单位线负荷位线负荷电枢磁场与励磁磁场（主磁场）的合成电枢磁场与励磁磁场（主磁场）的合成主极磁场主极磁场 电枢磁场电枢磁场 合成磁场合成磁场 合成磁场对主极轴线不再对称，使得物理中性线由原来与几合成磁场对主极轴线不再对称，使得物理中性线由原来与几何中性线重合的位置移动了一个何中性线重合的位置移动了一个角度角度。电枢反应的结果使。电枢反应的结果使得主极磁场的分布发生得主极磁场的分布发生畸变畸变。由于考虑铁心的饱和，每极的总由于考虑铁心的饱和，每极的总磁通量还会有所减弱，这种现象磁通量还会有所减弱，这种现象称为电枢反应的称为
3、电枢反应的去磁作用去磁作用。总结：总结：电枢反应的作用电枢反应的作用合成磁场合成磁场使气隙磁场分布发生畸变使气隙磁场分布发生畸变使物理中性线发生了位移使物理中性线发生了位移在磁路饱和的情况下，呈在磁路饱和的情况下，呈一定的去磁作用一定的去磁作用主极磁场主极磁场电枢反应磁场电枢反应磁场电刷电刷不在几何中性线不在几何中性线上时的电枢反应上时的电枢反应如果在电机安装时如果在电机安装时由于误差或其他原由于误差或其他原因使电刷位置离开因使电刷位置离开几何中性线某一角几何中性线某一角度度，则电枢磁势，则电枢磁势可分为两部分可分为两部分22范围内的磁势为范围内的磁势为直轴电枢磁势直轴电枢磁势F Fadad(
4、-2)(-2)角度内的磁势为交轴电枢磁势角度内的磁势为交轴电枢磁势F Faqaq 直轴电枢磁势的直轴电枢磁势的作用作用为：为：对对发电机发电机来说，电刷顺转向偏移时为去磁，逆转向偏移时为增磁来说，电刷顺转向偏移时为去磁，逆转向偏移时为增磁对对电动机电动机来说，电刷顺转向偏移时为增磁，逆转向偏移时为去磁来说，电刷顺转向偏移时为增磁，逆转向偏移时为去磁18.418.4直流电机的电枢电动势和电磁转矩直流电机的电枢电动势和电磁转矩18.4.118.4.1电枢电动势电枢电动势定义：直流电机正负电刷之间的感应电势，也就是电枢绕组里定义：直流电机正负电刷之间的感应电势，也就是电枢绕组里并联支路的感应电势并联
5、支路的感应电势公式推导公式推导: : 电刷间导体数为电刷间导体数为电枢电势电枢电势 ( (电刷间电势电刷间电势) )其中其中一根导体的平一根导体的平均电势均电势电势常数电势常数C Ce e ，由绕组结构决定。可见感应电势，由绕组结构决定。可见感应电势E Ea a正正比于每极磁通量比于每极磁通量和转子转速和转子转速n n式中式中常数，称为常数，称为电动势常数电动势常数电枢电势电枢电势这一感应电势公式把电量这一感应电势公式把电量E Ea a，机械量，机械量n n，磁场量，磁场量联联系起来了系起来了18.4.218.4.2电磁转矩电磁转矩在直流电机中，当电枢绕组通过电流时，与气隙在直流电机中，当电枢
6、绕组通过电流时，与气隙磁场作用会产生电磁转矩磁场作用会产生电磁转矩在电动机中，电磁转矩是在电动机中，电磁转矩是拖动转矩拖动转矩；而在发电机；而在发电机中则为中则为制动转矩制动转矩公式推导公式推导一根导体的平均电磁力为一根导体的平均电磁力为导体有效长度导体有效长度导体电流导体电流总导体数为总导体数为一根导体所受的平均一根导体所受的平均转矩转矩为为总的总的电磁转矩电磁转矩为为: :电枢半径电枢半径式中式中常数，称为转矩常数常数，称为转矩常数总的电磁转矩总的电磁转矩转矩常数转矩常数C CT T ，由绕组结构决定。可见电磁转矩，由绕组结构决定。可见电磁转矩T T正比于每极正比于每极磁通量磁通量和电枢电
7、流和电枢电流I Ia a这一电磁转矩公式把机械量这一电磁转矩公式把机械量T T，电量，电量IaIa，磁场量，磁场量联系起来了联系起来了转矩常数转矩常数C CT T和电动势常数和电动势常数C Ce e都是取决于电机结构的常数，两都是取决于电机结构的常数，两者之间由固定的关系者之间由固定的关系或或 已知一台四极它励直流电动机额定功率为已知一台四极它励直流电动机额定功率为100kW100kW，额定电压，额定电压为为330V330V，额定转速为，额定转速为730r/min730r/min，额定效率为，额定效率为0.9150.915，单波绕组，单波绕组，电枢总导体数为电枢总导体数为186186，额定每极
8、磁通为，额定每极磁通为6.986.9810102 2WbWb，求（，求（1 1）额定运行时的电枢感应电势额定运行时的电枢感应电势E Ea a；（；（2 2）额定运行时的电磁转矩）额定运行时的电磁转矩T T。例例解：解：额定电流额定电流（1 1）电动势常数）电动势常数额定电势额定电势（2 2）转矩常数）转矩常数总的电磁转矩总的电磁转矩18.4.318.4.3直流电机的电磁功率直流电机的电磁功率定义：定义：在电磁感应的作用下，通过磁场在定转子之间传递的在电磁感应的作用下，通过磁场在定转子之间传递的功率。功率。电磁功率电磁功率直流直流发电机发电机中，原动机克服电磁转矩中，原动机克服电磁转矩T T的制动作用，将机械功的制动作用，将机械功率率TT通过电磁感应作用转化为电枢回路的电功率通过电磁感应作用转化为电枢回路的电功率E Ea aI Ia a。直流直流电动机电动机中，电磁转矩中，电磁转矩T T克服原动机的制动作用，将电枢回克服原动机的制动作用，将电枢回路的电功率路的电功率E Ea aI Ia a通过电磁感应作用转化为机械功率通过电磁感应作用转化为机械功率TT。上式表明上式表明
