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)

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1、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

2、流电机的空载磁场 直流电机的空载是指电枢电流等于零或者很小，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

3、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。6页电枢反应磁通势轴线的位置与电刷轴线重合,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。l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。 l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

4、和时略低。增加的磁通数量就会小于磁通减少的数量。29.3.2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tl,B=F/tl电磁感应定律:  e=Blv式中:v为导体切割磁力线的线速度v=2

5、pRn/60=2ptn/60（2pR=2pt）n-电枢的转速（r/min)p-极对数t-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=4pNFn/60如果令4pN/60=CE则E=CEFnCe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V6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

6、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tl,Bdx=F/tl2.元件边所产生电磁转矩设电枢的直径2R，因为2pR=2pt,所以R=pt/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=4aNBdx·l·iaR=2pN Fia/p若令CM=2pN /p,则Te= CMFia电磁转矩由磁场的方向

7、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为电枢绕组电阻(Ω)29.4.2直流发电机的损耗和功率平衡方程式6页6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29.4.4.1空载特性n=常数，I=0时,U0=f(If)U0=Ea-IRa-2ΔUs=

8、Ea=CeΦn=f(If)=f(Ff/N)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Φ=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。29.4.4.2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