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电机学复习提纲 第一篇变压器第二篇交流电机的绕组电动势和磁动势第三篇异步电机第三篇同步电机第四篇直流电机 1 变压器的用途 分类与结构 1 变压器的基本作用原理变压器是根据 原理 将一种电压等级的交流电能变换为同频率的另一种电压等级的的交流电能的静止电机 2 变压器的主要额定值1 额定电压U1N U2N V或kV 一次侧额定电压是指正常运行时 电源加到一次侧的额定电压 二次侧额定电压是指变压器一次侧加 二次侧的 电压 三相变压器的一次 二次额定电压都是指 电磁感应 空载线 额定电压 额定线电压 2 2 额定电流I1N I2N A 额定电流是指变压器在额定运行条件下一 二次绕组允许通过的电流 三相变压器的一次 二次额定电流都是指 3 额定容量SN VA或kVA 在铭牌规定的额定状态下变压器输出的视在功率 变压器的额定容量 额定电压 额定电流之间的关系 单相双绕组变压器 三相双绕组变压器 4 额定频率fN Hz 额定线电流 基本知识 变压器的工作原理及额定数据 3 变压器的运行分析 基本要求 1 掌握变压器的基本工作原理 熟练应用感应电势公式2 掌握变压器绕组的折合条件 折合方法3 掌握分析变压器的基本方法 变压器的基本方程式 等值电路和相量图4 掌握变压器等值电路参数的测定方法5 掌握变压器的运行性能指标及其计算 4 第二章变压器的运行分析 1 变压器的磁场为了便于研究 根据变压器内部磁场的实际分布和所起作用的不同 通常把磁通分为 和 主磁通的性质和作用 主磁通沿铁心闭合 其磁路是一种非线性磁路 m与I0呈非线性关系 主磁通在一 二次绕组中分别感应电势E1和E2 将电磁功率从一次绕组传递到二次绕组 起 的作用 漏磁通的性质和作用 漏磁通主要沿非铁磁性材料闭合 其磁路是一种线性磁路 s1 s2 与I1 I2 呈线性关系 漏磁通只起 的作用 不直接参与从一次绕组到二次绕组的能量传递 主磁通漏磁通 传递能量 产生漏电抗压降 5 一次绕组感应电动势 二次绕组感应电动势 变压器的变比 变压器的一次侧与二次侧 称为变压器的变比 用k表示 即 2 主磁通感应电动势和励磁电流 相电势之比 励磁电流 在铁心饱和时 为了得到正弦波的主磁通 励磁电流应为 尖顶波的励磁电流可以分解为基波和3 5 7 一系列奇次谐波 考虑铁耗的影响后 励磁电流将超前主磁通一个铁耗角 尖顶波 6 3 变压器绕组的折合 折合条件 折合方法 4 变压器的基本方程式 等效电路 相量图 T型等效电路 折合前后二次绕组的磁动势不变 7 T型等效电路中各参数的物理意义 励磁电阻Rm是表征铁耗的等效电阻 励磁电抗Xm反映了主磁通对电路的电磁效应 是与 对应的电抗 一次绕组漏电抗X1反映了一次绕组漏磁通对电路的电磁效应 是同 相对应的电抗 二次绕组漏电抗X2反映了二次绕组漏磁通对电路的电磁效应 是同 相对应的电抗 4 变压器的基本方程式 等效电路 相量图 主磁通 一次绕组漏磁通 二次绕组漏磁通 8 4 变压器的基本方程式 等效电路 相量图 简化等效电路 9 5 变压器的参数测定 变压器的空载试验 10 5 变压器的参数测定 变压器的短路试验 对T型等效电路 11 6 变压器的运行性能 1 变压器的电压调整率 U 定义 变压器带上负载以后 电压变化的差值 二次额定电压U2N与二次电压U2之差 与二次额定电压的比值称为电压调整率 用 U表示 即 计算公式 影响变压器电压调整率 U的因素有 和 12 2 变压器的损耗和效率 变压器的损耗有铁耗和铜耗 铁耗不随负载的大小而改变 也称为不变损耗 铜耗随负载的大小而改变 也称为可变损耗 变压器额定负载时的铜耗 即额定短路功率 为pkN 则任意负载时的铜耗为 变压器的效率计算公式 13 2 变压器的损耗和效率 变压器产生最大效率的条件 或 即当时 变压器的效率最高 影响变压器效率 的因素有 和 14 三相变压器 基本要求 1 掌握三相变压器组和三铁心式变压器磁路的特点2 掌握三相变压器的联结组标号 能利用电动势相量图判定联结组标号3 掌握变压器理想并联运行的条件4 掌握变压器并联运行时负载分配的计算方法 15 三相变压器 1 三相变压器的磁路系统独立磁路系统 三相变压器组相关磁路系统 三铁心柱式变压器2 三相变压器的联结组三相变压器的联结组标号表示高 低压侧对应 之间的相位关系 已知三相变压器的绕组接线图 确定其联结组标号 已知三相变压器的联结组标号 画绕组接线图 线电势 16 3 三相变压器空载运行电动势波形 不同的磁路系统和绕组的联结方式对变压器空载电势波形的影响很大 为了获得正弦波相电势 三相变压器组不应采用Yy联结 否则相电动势畸变为尖顶波 小容量三铁心柱式变压器可以采用Yy联结 当三相变压器采用Dy联结或Yd联结时 或者一次侧采用YN接时 其空载相电势为正弦波或接近正弦波 17 4 变压器的并联运行 1 变压器理想并联运行的条件 各变压器的变压比相等 联结组标号相同 短路阻抗的标幺值相等 2 并联运行变压器的负载分配 18 交流电机的绕组和电动势 基本知识 1 交流绕组的基本概念2 利用电动势星形图分析三相绕组的方法3 三相单层分布绕组和三相双层叠绕组的连接规律4 绕组基波因数的物理意义 交流绕组基波相电动势的计算 19 交流电机的绕组和电动势 1 对交流绕组的基本要求是力求获得较大的基波电势 尽量减少谐波电势 且保持三相电动势对称 同时还要节约用铜和工艺方便 2 槽导体电势星形图是分析交流绕组的最基本的一种方法 利用它划分各相各属槽号 然后按电势相加的原则连接绕组 绕组的基本参数 极距 每极每相槽数 槽距角 20 3 交流绕组的形式很多 通常小功率交流电机多采用单层绕组 功率较大的交流电机多采用双层短距绕组 以削弱高次谐波 改善电动势和磁动势的波形 双层叠绕组的特点 每个槽内有两个线圈边 线圈数等于槽数 每相有2p个线圈组 每个线圈组由q个线圈串联而成 最大并联支路数amax 2p 每相串联匝数 单层分布绕组的特点 每个槽内只有一个线圈边 线圈数等于槽数的一半 每相有p个线圈组 每个线圈组由q个线圈串联而成 最大并联支路数amax p 每相串联匝数 21 4 在正弦分布磁场下交流绕组的相电势为 式中 N1为一相绕组串联匝数 绕组的基波因数 22 交流绕组的磁动势 基本知识 1 单相绕组基波磁动势的表达式及其特点2 脉振磁动势和旋转磁动势之间的关系3 三相绕组基波合成磁动势的表达式及其特点 23 交流绕组的磁动势 1 单相绕组的基波磁动势单相绕组中流过余弦交流电流产生的磁动势是脉振磁动势 其磁势轴线在空间固定不动 各点磁势的大小随时间而变化 该磁动势可以分解为基波和一系列谐波之和 单相绕组基波磁动势的表达式 单相绕组的基波磁动势的特点 性质 脉振磁动势波形 余弦波 24 脉振频率 等于电流的频率 极对数 电机的极对数p波幅位置 相绕组的轴线振幅 2 脉振磁动势和旋转磁动势之间的关系 脉振磁动势可以分解为两个转速 转向 的旋转磁动势 每个旋转磁动势的幅值为脉振磁动势最大振幅的 25 3 三相绕组的基波合成磁动势 三相对称绕组中流过对称三相电流所产生的基波合成磁动势是一个 三相基波合成磁动势的表达式 三相基波合成磁动势的特点 性质 圆形旋转磁动势幅值 圆形旋转磁动势 26 转速 瞬时位置 当某相电流达到正的最大值时 三相基波合成磁动势的正波幅就转到该相绕组的轴线上 转向 从电流超前相的相轴转向电流滞后相的相轴 27 三相异步电机的结构和基本工作原理 1 三相异步电动机的额定值 1 额定功率PN 电动机在额定运行时 轴上输出的机械功率 2 额定电压UN 电动机在额定运行时 加在定子绕组上的线电压 3 额定电流IN 电动机在额定运行时 定子绕组流过的线电流 4 额定频率fN 5 额定转速nN 6 额定功率因数cos N 电动机在额定负载时 定子边的功率因数 28 2 三相异步电机的基本工作原理 1 基本工作原理定子绕组接至三相对称交流电源 绕组中流过三相对称电流 在气隙中建立基波旋转磁场 该旋转磁场以转差速率切割转子导体 在转子导体中感应电动势 电动势在闭合的转子绕组中产生电流 转子电流的有功分量与气隙基波旋转磁场相作用产生电磁转矩 拖动转子顺着旋转磁场方向旋转 输出机械功率 2 转差率转差率s表示同步速n1和电机转速n之差与同步速的比值 即 29 由转差率s的大小的正负可以确定异步电机的运行状态 当0 s 1时 为 状态 当s 0时 为 状态 当s 1时 为 状态 电动机 电磁制动 发电机 由转差率s和同步速n1和可求出电动机转速n 即 3 异步电机的三种运行状态 复习重点 三相异步电机的基本工作原理三相异步电机的三种运行状态及其判别方法 30 三相异步电动机的运行原理 1 三相异步电动机转子旋转时的电磁关系 转子频率为 31 2 三相异步电动机转子的折合 异步电动机定 转子绕组感应电动势的频率和大小均不同 所以在推导三相异步电机的等效电路时 必须要进行 的折合和 的折合 1 转子频率的折合异步电动机转子频率的折合 就是用一个等效的静止转子来代替实际旋转的转子 使转子绕组的频率与定子绕组的频率相同 折合的原则 折合前后转子的电磁效应不变 转子频率 转子绕组 折合的条件 1 折合前后转子磁动势不变 2 折合前后转子侧的各种功率和损耗不变 32 2 转子绕组的折合异步电动机转子绕组的折合 就是用一套和定子绕组完全相同的等效转子绕组 相数为m1 绕组匝数为N1 绕组系数为kdp1 替代实际的转子绕组 相数为m2 绕组匝数为N2 绕组系数为kdp2 通过对转子绕组频率进行折合 以转差率s旋转的转子 可用一静止的等效转子来代替 该等效静止转子的电势为转子不转时的电动势 漏电抗为转子不转时的电抗 转子回路的电阻变为 转子绕组的折合方法 33 34 3 三相异步电动机的基本方程式 等效电路和相量图 1 三相异步电动机的基本方程式 35 2 三相异步电动机的T型等效电路 附加电阻的物理意义 模拟三相异步电机 的等效电阻 总机械功率 36 复习重点 三相异步电机的磁动势 电动势平衡关系三相异步电动机转子折合的原则 步骤和方法三相异步电动机的等效电路及附加电阻的物理意义 三相异步电动机的运行原理 37 1 功率关系 三相异步电动机的功率平衡方程式 第二十章异步电动机的功率 转矩与运行性能 38 2 转矩关系 电磁功率PM 转子铜耗pcu2和总机械功率Pm之间的关系 PM pcu2 Pm 电磁功率 3 电磁转矩 1 s 1 s 39 电磁转矩的物理表达式 3 电磁转矩 该式反映了三相异步电动机的电磁转矩是由气隙基波磁通与 相互作用产生的这一物理本质 4 三相异步电动机的机械特性 1 机械特性的参数表达式 转子电流的有功分量 40 临界转差率 最大电磁转矩 过载能力 起动转矩 起动转矩倍数 41 异步电动机稳定运行的条件 3 机械特性的实用表达式 2 稳定运行问题 Tm的确定 42 电动机拖动恒转矩负载TL的转速 sm的确定 43 7 三相异步电动机的工作特性 三相异步电动机的工作特性 当U U1N且f1 f1N时 n f P2 I1 f P2 cos 1 f P2 T f P2 f P2 的关系 8 三相异步电动机参数的测定 1 短路参数测定 44 2 空载参数测定 或 45 第二十一章三相异步电动机的起动 1 三相异步电动机的直接起动1 对异步电动机起动性能的要求起动电流较小而起动转矩较大 2 普通异步电动机起动性能的特点最初起动电流很大 最初起动转矩并不大 2 三相鼠笼型异步电动机降压起动对三相鼠笼型异步电动机 如果电网容量允许 应尽量采用直接起动 以获得较大的起动转矩 当不允许直接起动时 应采用降压起动以减小起动电流 46 三相鼠笼型异步电动机的降压起动方法有 1 定子串电抗器起动 2 Y D降压起动 3 自耦降压起动 定子串电抗器起动Y D降压起动自耦减压起动 47 3 高起动转矩的三相鼠笼型异步电动机 1 转子电阻值较大的鼠笼型异步电动机采用电阻率较高的材料制造鼠笼 转子电阻较大 可以增大起动转矩 改善起动性能 但正常运行时转差率较大 效率较低 且电动机造价较高 2 深槽式和双鼠笼异步电动机深槽式和双鼠笼异步电动机都是采用集肤效应使起动时转子的有效电阻增大 以减小起动电流和增大起动转矩 在正常运行时 由于转子电流频率很低 集肤效应基本消失 因而转子电阻较小 正常运行时的转差率仍然很小 48 4 三相绕线型异步电动机的起动 三相绕线型异步电动机起动时 在转子回路中串入电阻 既可以减小起动电流也可以增大起动转矩 所以在对起动性能要求高的场合 常采用三相绕线型异步电动机转子回路串电阻起动或转子回路串频敏变阻器起动 三相绕线型异步电动机转子回路串电阻起动时的最初起动电流为 临界转差率为 复习重点 三相异步电动机降压起动的方法及其特点 49 三相异步电动机的调速 1 三相异步电动机的调速方法 三相异步电动机的转速 三相异步电动机的调速方法有 常用的有改变定子端电压U1调速和转子回路串电阻调速 50 2 三相绕线型异步电动机转子回路串接电阻调速 三相异步电动机拖动恒转矩负载时 如果采用转子回路串电阻调速 则有 或 复习重点 三相异步电动机的调速方法三相绕线型异步电动机转子串接电阻调速的计算 51 同步发电机的基本电磁关系 基本知识 1 同步发电机时空相矢量图的绘制方法2 同步发电机对称负载时的电枢反应3 同步发电机各种电抗的物理意义3 利用隐极同步发电机的电动势方程式和电动势相量图进行计算4 利用凸极同步发电机的电动势方程式和电动势相量图进行计算 52 同步发电机的基本电磁关系 1 同步发电机的时空相 矢量图时空相 矢量图是分析同步电机的重要方法 利用时空相 矢量图可以很方便地求出同步电机各电磁量之间的相位关系 并且方法简单 概念明确 绘制时空相 矢量图时 当把各相的时轴取在该相的相轴上时 有以下特点 忽略铁心中的损耗时 与重合 滞后90 电角度 与同相位 53 2 同步发电机对称负载时的电枢反应 对 的影响称为电枢反应 对称负载运行时 三相电枢绕组中流过三相对称电流产生基波电枢磁动势 和同转向 同转速 极对数也相同 两者在空间相对静止 同步发电机电枢反应的性质取决于负载性质和电机本身的参数 即取决于 一般情况 当 为任意角度时可将电枢磁势分解为交轴分量和直轴分量 分别研究它们所起的作用 电枢磁动势励磁磁动势 内功率因数角 54 当 角为不同值的电枢反应 q轴 d轴 d轴 d轴和q轴 交轴电枢反应 交轴和直轴去磁电枢反应 直轴助磁电枢反应 直轴去磁电枢反应 55 3 电枢反应电抗和同步电抗 在不计同步发电机主磁路的饱和时 可以认为电枢反应磁势和励磁磁势各自产生相应的磁通 并在电枢绕组中分别感应出电动势 为定量分析电枢反应影响的大小 引入电枢反应电抗 电枢反应电动势可表示成电枢反应电抗压降的形式 1 隐极同步发电机隐极同步发电机由于气隙均匀 只需引入一个电枢反应电抗Xa 电枢反应电抗Xa的物理意义 对称负载下三相单位电枢电流联合产生的 在一相电枢绕组中感应电动势的大小 电枢反应基波磁场 56 进一步考虑电枢电流漏磁场的作用 引入同步电抗Xc 同步电抗Xc的物理意义 对称负载下三相单位电枢电流联合产生的 在一相电枢绕组中感应电动势的大小 2 凸极同步发电机凸极同步发电机由于气隙不均匀 引入两个电枢反应电抗 直轴电枢反应电抗Xad和交轴电枢反应电抗Xaq 电枢总磁场 57 直轴电枢反应电抗Xad和交轴电枢反应电抗Xaq的物理意义 对称负载下三相单位直轴电枢电流或交轴电枢电流联合产生的 在一相电枢绕组中感应电动势的大小 为每相电枢绕组的直轴同步电抗 为每相电枢绕组的交轴同步电抗 直轴同步电抗Xd和交轴同步电抗Xq的物理意义 对称负载下三相单位直轴电枢电流或交轴电枢电流联合产生的 在一相电枢绕组中感应电动势的大小 考虑电枢电流漏磁场的作用 凸极同步发电机有两个同步电抗 直轴同步电抗Xd和交轴同步电抗Xq 电枢反应基波磁场 电枢总磁场 58 4 同步发电机的电动势方程式和电动势相量图 1 隐极同步发电机 59 2 凸极同步发电机 60 同步发电机的运行特性 基本知识 1 同步发电机各种运行特性的定义及各特性曲线的特点2 利用各运行特性测量有关参数的方法3 低转差法测量同步电抗的原理和方法 61 同步发电机的运行特性 1 同步发电机的运行特性是在原动机保持同步转速不变 发电机单机运行的条件下 发电机外部的三个物理量 定子端电压U 负载电流I 励磁电流if 中的一个保持不变 另外两个量之间的关系 运行特性一方面用来测量发电机的某些参数 另一方面也表征了发电机的一些重要性能 2 同步发电机的空载特性 短路特性和零功率因数负载特性是同步发电机的基本特性 利用基本特性可以求取同步发电机的参数 利用同步发电机的空载特性和短路特性可以测量同步发电机的 或 同步电抗直轴同步电抗 62 3 利用同步发电机的空载特性和零功率因数负载特性的理论曲线可以测量同步发电机的 式中 普梯尔三角形 kmn垂直边的长度 定子漏电抗 利用同步发电机的空载特性和零功率因数负载特性的试验曲线测定的电抗实际值称为同步发电机的 普梯尔电抗 63 5 同步发电机正常运行时的运行特性有外特性和调整特性 它们表征了同步发电机的重要性能指标 是发电机实际运行的依据 1 外特性 n n1 if 常数且cos 常数时 U f I 2 调整特性 当n n1 U 常数且cos 常数时 if f I 电压调整率 4 利用 可以同时测量凸极同步发电机的直轴同步电抗和交轴同步电抗 转差法 64 同步发电机的并联运行 基本知识 1 同步发电机并联合闸的条件2 同步发电机的功角特性和静态稳定3 并联于无限大电网运行的同步发电机 有功功率和无功功率的调节方法 65 同步发电机的并联运行 1 同步发电机与电网并联运行的条件 1 2 3 4 其中 是必须满足的条件 发电机的频率等于电网的频率发电机的电压幅值等于电网电压的幅值 且波形一致发电机的电压相序与电网的电压相序相同在合闸时 发电机的电压相位与电网电压的相位一样 2 并联运行的方法 1 准确同步法 又分为暗灯法和灯光旋转法 2 自同步法 发电机的电压相序与电网的电压相序相同 66 3 功率角 的物理意义 空间相位角 为产生励磁电动势的励磁磁动势与产生端电压的等效合成磁动势之间的夹角 即转子磁极轴线与等效合成磁极轴线之间的夹角 4 同步发电机的功角特性 功角特性的定义 同步发电机并入电网后 当电网电压和频率恒定 电机参数 Xd Xq Xc 为常数 空载电势E0保持不变时 PM f 时间相位角 为和之间的夹角 67 5 同步发电机与电网并联运行时的静态稳定 静态稳定的定义 并联在电网上的同步发电机 在电网或原动机发生微小扰动时 如果在扰动消失后 发电机能够恢复到原来的运行状态稳定运行 就称发电机的运行是静态稳定的 否则就是不稳定的 凸极同步发电机 隐极同步发电机 68 过载能力 同步发电机的最大电磁转矩Tmax与额定电磁转矩TN之比称为过载能力 用km表示 即 同步发电机静态稳定的判据 隐极同步发电机的最大电磁转矩 隐极同步发电机的稳定运行区 69 隐极同步发电机的的过载能力 6 同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节 1 并联于无限大电网运行的同步发电机 调节 可以改变发电机的功角 从而使发电机输出的有功功率发生变化 2 当发电机的励磁不变 改变发电机输出的有功功率时 由于功角 变化 发电机输出的无功功率也将发生变化 原动机输入 的功率 70 7 同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节 1 通过调节同步发电机的 可以改变同步发电机输出的无功功率 但有功功率不会发生变化 2 同步发电机正常励磁时 输出的全部为有功功率 无功功率为零 处于过励状态时 发电机除输出有功功率 还向电网输出 无功功率 欠励时 发电机向电网输出 无功功率 3 并联于无穷大电网的同步发电机 在有功功率不变时 电枢电流I随励磁电流if的变化的曲线I f if 称为发电机的V形曲线 励磁 滞后的 超前的 71 1 直流电机是进行直流电能和机械能转换的一种旋转电机 直流电机的工作原理是建立在定律和定律的基础上的 它赖以实现机电能量转换的媒介是气隙磁场 任何一台直流电机既可作为发电机运行 也可以作为电动机运行 这就是直流电机运行的可逆性 直流电机的用途 基本工作原理与结构 电磁感应 电磁力 直流 交流 换向器电刷 2 常用的直流电机是换向器式电机 直流电机电枢旋转时 从电机外部看 它的电压 电流和电动势都是 但是每个线圈中的电压 电流和电动势都是 这种交直流之间的转换是通过和的配合作用实现的 72 3 直流电机由定子和转子两大部分组成 定子部分包括主磁极 机座 换向极 电刷装置 端盖等 转子部分包括转轴 电枢铁心 电枢绕组 换向器等 定子的作用是建立主磁场和进行机械固定 转子的作用是产生电动势 流过电流 产生电磁转矩 4 直流电机的额定值电机的额定值是电机长期运行时允许的各物理量的值 直流电机的额定值主要有额定功率 额定电压 额定电流 额定转速等 额定功率PN kW 额定运行状态下电机的 额定电压UN V 额定运行状态下电机出线端的平均电压 输出功率 73 额定电流IN A 额定运行状态下电机出线端的电流 额定转速nN r min 额定运行状态下时转子的转速 额定励磁电流IfN A 额定运行状态时电机的励磁电流值 直流电动机 直流发电机 基本知识 1 直流电机的基本工作原理2 直流电机的额定值 74 基本知识 1 直流电机的磁化曲线2 单叠绕组和单波绕组的特点3 单叠绕组和单波绕组节距的计算方法4 直流电机的电枢绕组电动势和电磁转矩 直流电机的磁路和电枢绕组 75 直流电机的磁路和电枢绕组 1 直流电机的空载磁场和磁化特性直流电机空载运行时的气隙磁场由励磁磁势建立 该磁势由主极上的励磁绕组通以直流电流所产生 1 空载时气隙磁密的分布曲线 空载时 励磁磁动势主要消耗在 上 当忽略铁磁材料的磁阻和电枢表面的齿槽效应时 主磁极下气隙磁通密度的分布取决于气隙的大小和形状 气隙 76 2 直流电机的电枢绕组 直流电机的磁化特性曲线是指电机空载时每极主磁通 0与励磁磁动势2Ff之间的关系曲线 0 f 2Ff 根据磁化特性可以判断电机磁路的饱和程度 2 磁化特性曲线 直流电机的电枢绕组是直流电机产生感应电势和电磁转矩 从而实现机电能量转换的重要部件 直流电机的电枢绕组 无论什么形式 都是将各元件通过相应的换向片依次连接起来而构成的闭合绕组 直流电机的电枢绕组通过电刷引入或引出电流 并在正负极性电刷间形成偶数条并联支路 77 1 电枢绕组的节距 第一节距y1 每个元件的两个元件边在电枢表面的跨距 用虚槽数计算 式中 小于1的分数 第二节距y2 相串联的两个元件中 第一个元件的下层边与第二个元件的上层边在电枢表面上所跨的距离 用虚槽数计算 合成节距y 相串联的两个元件对应边在电枢表面上所跨的距离 用虚槽数计算 换向器节距yk 每个元件所联的两片换向片在换向器表面的跨距 用换向片数表示 78 单叠绕组是y yk 1的一类电枢绕组 它是把上层元件边在同一主极下的各元件串联起来成一条支路 所以单叠绕组的并联支路对数 p是直流电机的极对数 2 电枢绕组的特点 单波绕组是的一类电枢绕组 它是把上层元件边在同极性主极下的各元件串联起来成一条支路 所以单波绕组的并联支路对数 直流电机电枢绕组的电势是通过电刷引出的 电刷的位置应使正负电刷间的感应电动势最大 当元件几何形状对称时 电刷在换向器表面的位置应对准磁极中心线 此时正 负电刷间感应电势最大 被电刷短路的元件感应电势为零 a 1 a p 79 3 直流电机电枢绕组的感应电势 电枢电势Ea的大小与每极磁通量 和转速n的大小成正比 Ea的方向取决于 和n的方向 直流发电机的电枢电势与电枢电流同方向 而直流电动机的电枢电势与电枢电流方向相反 称为反电势 80 4 直流电机电枢绕组的电磁转矩 电磁转矩T的大小与每极磁通量 和电枢电流Ia的大小成正比 T的方向取决于 和Ia的方向 直流发电机的电磁转矩与转速方向相反 为制动转矩 而直流电动机的电磁转矩与转速方向相同 为驱动转矩 81 直流发电机 基本知识 1 利用直流发电机的基本方程式进行计算2 电枢反应的概念和电枢反应的性质3 他励和并励直流发电机外特性曲线的形状 以及影响电压变动的因素4 并励直流发电机自励建压的条件 82 直流发电机 1 直流电机的励磁方式直流电机的主磁场一般由套在主磁极铁心上的励磁绕组通以直流电流产生 励磁绕组的供电方式称为励磁方式 直流发电机的励磁方式分为 不同励磁方式的直流发电机 运行特性存在很大的差异 他励直流发电机 并励直流发电机 串励直流发电机 他励并励串励复励 83 2 直流发电机的基本方程式直流发电机的电动势平衡方程式 转矩平衡方程式和功率平衡方程式是把电机中电和机械方面的物理量联系起来的基本方程式 1 电动势平衡方程式 2 转矩平衡方程式 3 电磁功率和功率平衡方程式 电磁功率 84 并励直流发电机 他励直流发电机 85 3 直流电机的电枢反应 直流电机负载运行时 对 的影响称为电枢反应 1 电刷在几何中性线上 电枢反应 2 电刷不在几何中性线上当电刷不在几何中性线上 除了交轴电枢反应外还有直轴电枢反应 使气隙磁场发生畸变使物理中性线偏移几何中性线一个角度当磁路饱和时有去磁作用 电枢磁动势励磁磁场 交轴 86 4 直流发电机的运行特性 表征直流发电机运行性能的特性主要有空载特性 外特性和调节特性 其中外特性U f I 是最重要的一种特性 它反映了电机端电压U随负载电流I变化的情况 他励直流发电机的外特性是一条下垂的曲线 其原因有 1 2 对于并励直流发电机 还有第3个原因 所以并励直流发电机的电压调整率比他励时要大 5 并励直流发电机的自励条件 1 2 3 电枢反应的去磁作用电枢回路的电阻压降 电枢