直流电机的磁场和磁路.ppt

2-3直流电机的磁场,直流电机磁场由永久磁铁或励磁绕组通以直流电励磁产生。励磁绕组和电枢绕组不同的联接，决定了不同的励磁方式。不同的励磁方式，电机的性能将不同。,一、励磁方式,励磁方式,IIa,IIaIf,I=Ia+If,I=Ia,Ifc=Ia,I=Ia+Ifb;I=Ifc=Ia+Ifb,直流电机的磁场和磁路,磁场由电机中各绕组、包括励磁绕组、电枢绕组、附加极绕组、补偿绕组共同产生。励磁绕组起主要作用。,（1）线圈套在铁心上产生磁场。磁力线集中在铁磁物质内。（2）磁路：使磁力线集中经过的路径。（3）磁路计算：,二、空载时磁场分布,空载：指电枢电流等于或约等于零，此时磁场由励磁绕组的磁动势单独激励，即,Ff,0,If,zldj动画直主磁通.swf,二、空载时磁场分布,直流电机空载时的磁场分布,磁路从气隙1出发经电枢齿电枢轭电枢齿2气隙2主磁极2定子轭主磁极1，最后又回到气隙1,磁通、磁路,主磁通、主磁路：由N极出发，经气隙进入电枢齿部，经电枢铁心的磁轭到另外的电枢齿，通过气隙进入S极，再经定子轭回到原来N极。,主磁通交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢绕组中感应电势，产生电磁转矩。,漏磁通、漏磁路：不进入电枢铁心，直接经过相邻的磁极或定子轭。,影响饱和程度,主磁通和漏磁通,主磁通0和漏磁通由同一磁动势建立；0所走的路径气隙小，磁阻小；漏磁通所走的路径气隙大，磁阻大；漏磁系数:,励磁磁势的计算*,磁路：两个气隙、两个电枢齿、一段电枢轭、两个主极铁心和一个定子轭。,磁势：,计算方法：1.先求经过某一段的磁通；2.根据该段的截面积SX计算该段的磁密BX；3.由Bx在磁化曲线上查HX。,气隙磁场,在一个磁极的范围内，励磁磁势大小一样，B大小完全与气隙长度成反比。,引进极弧系数bp和气隙卡氏系数,主磁场磁密的分布,在主极直轴附近的气隙较小，并且气隙均匀，磁阻小，即此位置的主磁场较强，在此位置以外，气隙逐渐增大，主磁场也逐渐减弱，到两极之间的几何中线处时，磁密等于0。,空载磁化曲线,磁化曲线：表示空载主磁通0与主极磁动势Ff之间的关系曲线，0f（Ff）。通过实验或计算得到。,直线，不饱和部分,膝点,饱和部分,(约1.11.35),负载时的电枢磁动势,Fa,If,Ff,F=Fa+Ff,Ia,三、直流电机负载时磁场,三、直流电机负载时磁场,电枢磁场、电枢反应的定义,直流电机负载后，电枢绕组有电流通过，该电流建立的磁场简称电枢磁场，电枢磁场对主磁场的影响就称为电枢反应。当电机带上负载后，电机的气隙磁场由主磁场和电枢两个磁场共同决定。电枢磁动势的出现，使气隙磁场发生畸变，即电枢反应。各支路电流都是通过电刷引入获引出，因此电刷是电枢表面上电流分布的分界线。电枢磁势的轴线总是与电刷轴线相重合。,交轴磁势,与主极轴线正交的轴线通常称为交轴；与主极轴线重合的轴线称为直轴。,2.直轴磁势,电刷不在几何中心线上，电枢磁势分为交轴和直轴分量,3.交轴电枢反应,主极产生磁场的磁密波形,电枢绕组产生磁场的磁密波形,合成磁场的磁密波形,电枢绕组产生的磁场密度计算,设电枢表面每单位长度的安培导体数为A，则回路所包含的电流为2x*A=回路磁动势。由于电枢磁场为两极，故作用在x处每级的电枢磁动势：Fa(x)=A*x-/2x/2A=Naia/D磁场密度：Ba(x)=0Ha(x)=0Fa(x)/(x)=0Ax/(x),交轴电枢反应性质如图,F=Ff+Fa,交轴电枢反应性质,(1)磁路不饱和时，气隙磁场畸变，合成磁场不再对称于磁极轴线，物理中性线（B=0）偏离几何中心线；磁极一侧磁场的削弱与另一侧磁场的增强程度相同，故每极下有效磁通量不变，既不增磁，也不减磁，不影响电机总的感应电势和电磁转矩。（2）饱和时，磁极一侧的磁场增加量总是小于另一侧的磁场削弱量，故交轴电枢反应具有一定的去磁作用。,4.直轴电枢反应,增磁与去磁与电刷的旋转角度有关。,若电机为发电机时，电刷顺转向移动角。直流发电机的电刷是顺转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是去磁的。而直流发电机的电刷若是逆转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是增磁的。,24直流电机的感应电势和电磁转矩,一、直流电机的电枢电势,电枢电势：直流机正、负电刷之间的感应电势，即每个支路里的感应电势。,计算：求出一根导体在一个极距范围内切割气隙磁密的平均感应电势，乘上一个支路里总的导体数。,直流电机的感应电势,一根导体电势：,电枢电势的认识,一台制造好的电机，它的电枢电势(V)正比于每极磁通（韦伯)和转速n（r/min),与磁密分布无关。,对电枢电势的认识：,二、电磁转矩,一根导体的平均电磁力：,作用在电枢上的总电磁力：,电磁转矩：,CM:转矩常数,电磁转矩的认识,一台制造好的电机，它的电磁转矩正比于每极磁通和电枢电流，与磁密分布无关。,电势常数Ce和转矩常数CM决定于结构常数。它们的关系为