第七章 直流电机的电枢纽绕组和磁路

1、第七章第七章 直流电机的磁路和电枢绕组直流电机的磁路和电枢绕组 7-2 直流电机的磁路和磁化特性直流电机的磁路和磁化特性 7-3 直流电机电枢绕组的一般知识直流电机电枢绕组的一般知识 7-4 单叠绕组单叠绕组 7-5 单波绕组单波绕组 7-7 直流电机电枢绕组的感应电动势直流电机电枢绕组的感应电动势 7-8 直流电机电枢绕组的电磁转矩直流电机电枢绕组的电磁转矩 7-2 直流电机的磁路和磁化特性直流电机的磁路和磁化特性 电机中电磁能与机械能的转换是在磁电机中电磁能与机械能的转换是在磁 场之中完成的，所以必须对电机的磁场有场之中完成的，所以必须对电机的磁场有 正确的了解。正确的了解。 一、直流电机

2、的空载磁场和磁路计算一、直流电机的空载磁场和磁路计算 二二、电机的磁化曲线、电机的磁化曲线 一、直流电机的空载磁场和磁路计算一、直流电机的空载磁场和磁路计算 （一）直流电机的总磁通，主磁通（一）直流电机的总磁通，主磁通 ，漏磁通，漏磁通 （二）磁路计算（二）磁路计算 （一）直流电机的总磁通，主磁通（一）直流电机的总磁通，主磁通 ，漏磁通，漏磁通 直流电机空载时的磁场分布直流电机空载时的磁场分布 主磁极中的主磁通能在旋转的电枢绕组主磁极中的主磁通能在旋转的电枢绕组 中感应出电动势，并和电枢绕组的磁动势相中感应出电动势，并和电枢绕组的磁动势相 互作用产生电磁转矩。互作用产生电磁转矩。 其余不经过转

3、子的磁通称为漏磁通，漏其余不经过转子的磁通称为漏磁通，漏 磁通只增加磁极和定子磁轭的饱和程度，不磁通只增加磁极和定子磁轭的饱和程度，不 产生电动势和转矩。产生电动势和转矩。 （二）磁路计算（二）磁路计算 磁路计算的目的：磁路计算的目的： 对于每极主磁通对于每极主磁通，求出每对，求出每对 主极所需的磁动势主极所需的磁动势 F。 利用安培环路计算时利用安培环路计算时 整个闭合回路分为整个闭合回路分为 5 段段 二、电机的磁化曲线二、电机的磁化曲线 电机的磁化曲线指主磁通电机的磁化曲线指主磁通0与励磁动势与励磁动势 F0 之之 间的关系。间的关系。 0 f F2 0 0 f F2 0 气隙线表示不同

4、气隙线表示不同 值下消值下消 耗在气隙段的磁动势耗在气隙段的磁动势 0 气隙线气隙线 a b c ab bc ac 总动势总动势 两段气隙磁动势两段气隙磁动势 铁磁材料磁动势铁磁材料磁动势 总磁动势总磁动势 与气隙段与气隙段 磁动势磁动势 之比表示电机磁之比表示电机磁 路的饱和程度。路的饱和程度。 f F F 0 a b c 气隙线气隙线 F2 f F2 0 ab ac F F K f 2 2 饱和系数饱和系数 35.11.1 随着磁通随着磁通增大，铁芯开始增大，铁芯开始 饱和，导磁率饱和，导磁率减少，铁芯部分减少，铁芯部分 的磁动势将很快增加。的磁动势将很快增加。 0 a b c 气隙线气隙

5、线 F2 f F2 0 bc acab ab ac k 为了经济地利用材料，电为了经济地利用材料，电 机额定电压运行于膝点机额定电压运行于膝点 C 附附 近，即磁化曲线开始弯曲处。近，即磁化曲线开始弯曲处。 否则励磁电流或励磁匝否则励磁电流或励磁匝 数数 N 就要过度增大就要过度增大。 0 a b c 气隙线气隙线 F2 f F2 0 7-3 7-3 电枢绕组的一般知识电枢绕组的一般知识 绕组放在电枢中既要通电流绕组放在电枢中既要通电流 又要能在磁场中感应电动势。又要能在磁场中感应电动势。 线圈又称为元件线圈又称为元件 每个线圈有两条有效直线导线称为两元件边每个线圈有两条有效直线导线称为两元件

6、边 线圈的端接部分线圈的端接部分 换向器的换向片换向器的换向片 元件边元件边 双层绕组：双层绕组： c a a c a a cc a 线圈并不和线圈并不和 c 线圈直接串联线圈直接串联 每个线圈的一边嵌放在某一槽内的上每个线圈的一边嵌放在某一槽内的上 层，另一边放在另层，另一边放在另 一槽的下层。一槽的下层。 a a cc 注意：注意： 虚线表示下元件边 虚线表示下元件边 实线表示上元件边 实线表示上元件边 通常电机绕组需要用较多的元件组成，通常电机绕组需要用较多的元件组成， 但电枢铁心周围表面有时不能冲太多的槽，但电枢铁心周围表面有时不能冲太多的槽， 因此每个槽的上、下层可嵌放多个线圈边。因

7、此每个槽的上、下层可嵌放多个线圈边。 同一槽内每个上、下元件边所占的槽的位置同一槽内每个上、下元件边所占的槽的位置 为一个虚槽。为一个虚槽。 uQQ u 虚槽数虚槽数 如一个实槽中嵌放如一个实槽中嵌放 3 个元件边。个元件边。 一个实槽中有一个实槽中有 3 个虚槽个虚槽 20Q如实槽数如实槽数 ： 3u 虚槽数：虚槽数： 60203 uQQu 60 u QS 元件数：元件数： 一个绕组元件两端分别与两片换向片一个绕组元件两端分别与两片换向片 连接，元件之间通过换向片相互串联起来。连接，元件之间通过换向片相互串联起来。 1 2 3 4 5 注意注意：一个换向片与两个一个换向片与两个 线圈边连接。

8、线圈边连接。 1号元件起始于号元件起始于1号换向片号换向片 1 2 3 4 5 2号元件起始于号元件起始于2号换向片号换向片 各元件通过换向器串各元件通过换向器串 联。联。 u QSK 换向片数换向片数： K 元件数元件数： S u Q虚槽数虚槽数： 一、绕组节距一、绕组节距 （一）（一） 第一节距第一节距 y y1 1 每一元件的两元件边在电枢表面上所跨 每一元件的两元件边在电枢表面上所跨 越的距离用虚槽数来表示，称为绕组的越的距离用虚槽数来表示，称为绕组的第一节第一节 距距 y y1 1 1 2 3 4 5 1 y 说明上元件边嵌放在第说明上元件边嵌放在第 1 槽的上槽的上 层，下元件边嵌

9、放在第层，下元件边嵌放在第 9 槽下层中。槽下层中。 8 1 y 为了使元件中的感应电动势最大，为了使元件中的感应电动势最大， 各种绕组的各种绕组的 都应都应等于一个极距等于一个极距 。1 y 磁极距磁极距 N Ns 磁极距磁极距 （槽）（槽） p Qu 2 1 y整距 N 极感应电动势和极感应电动势和 S 极感应电动势大小相等，方极感应电动势大小相等，方 向相反。向相反。 NS y 1 N 极感应电动势和极感应电动势和 S 极感应电动势大小相等，极感应电动势大小相等， 方向相反。方向相反。 整距线圈电动势最大整距线圈电动势最大 1 y整距整距 NS y 1 N EE 0 S E 0 NN E

10、EE 1 y短距短距 1 y 长距长距 NNS 1 y 整数 p Q y u 2 1 （二）第二节距（二）第二节距 y y2 2 12 3 2 y （三）合成节距（三）合成节距 y y 相邻联接的两个元件的对应边相邻联接的两个元件的对应边 间隔的虚槽数，称为绕组的合成节间隔的虚槽数，称为绕组的合成节 距距 y y。 1 2 3 y 21 yyy叠绕组：叠绕组： ( (四）换向器节距四）换向器节距 y yk k 每一元件的两端所联接的每一元件的两端所联接的 两换向片之间的距离，单位是两换向片之间的距离，单位是 换向片，称为换向器节距换向片，称为换向器节距 y yk. k. 12 3 y k y

11、k yy 例题例题：一单叠绕组直流电机，磁极数为一单叠绕组直流电机，磁极数为 4，电，电 机实槽机实槽 为为 10，每个槽中放四对元件边（上、，每个槽中放四对元件边（上、 下层），怎样设计绕组的节距？下层），怎样设计绕组的节距？ 可以确定绕组的形状及可以确定绕组的形状及 k yyy、 21 相连接元件的关系。相连接元件的关系。 10 1 y （槽） 1 k yy （片） 9 12 yyy 第一元件第一元件 上层边上层边 1 槽槽 下层边下层边 11 槽槽 第二元件第二元件 上层边上层边 2 槽槽 下层边下层边 12 槽槽 解：解： u=4 Q=10 40 u Q p Qu 2 槽）(10 4

12、40 1 2 3 y2 y k y 7-4 7-4 单叠和复叠绕组单叠和复叠绕组 一、单叠绕组节距和绕组一、单叠绕组节距和绕组连接表连接表 依次相串联的绕组错开依次相串联的绕组错开 y = yk= 1的距离的距离 相叠，直到最后一个元件的相叠，直到最后一个元件的末端末端与第一元件与第一元件 的的首端首端相接形成闭合绕组。相接形成闭合绕组。 单叠和复叠绕组单叠和复叠绕组 例题：例题：一台直流电机数据一台直流电机数据 2p=42p=4， 试绕制一单叠右行整距绕组？试绕制一单叠右行整距绕组？ 20KSQQ u 解释解释： 整距整距 y y1 1= u QQ 1u 右行指相邻右边的线圈交叠在左边线圈上

13、右行指相邻右边的线圈交叠在左边线圈上 y yk k=+1=+1 左行指相邻左边的线圈交叠在右边线圈上左行指相邻左边的线圈交叠在右边线圈上 y yk k=-1=-1 20 1 1 2 2 3 左行左行 右行右行 （一） 一） 节距计算节距计算 线圈线圈 1 1 y p Qu 2 4 20 1 k yy 4 12 yyy 5 线圈线圈 2 下层边下层边 7 槽槽 上层边上层边 2 槽槽 上层边上层边 1 槽槽 下层边下层边 6 槽槽 （二）绕组连接表（二）绕组连接表 绕组连接表可看出连接顺序绕组连接表可看出连接顺序 ，在，在 y y1 1 、 y y2, 2, 、 、y yk k 确定后就可以画出

14、绕组连接表， 确定后就可以画出绕组连接表， 参参 照连接表，可使绕组连接方便。照连接表，可使绕组连接方便。 首先把元件和换向片自左向右编号，元首先把元件和换向片自左向右编号，元 件号，对应的换向片号，元件上层边所在槽件号，对应的换向片号，元件上层边所在槽 具有相同的号码，而下元件边用它所在槽的具有相同的号码，而下元件边用它所在槽的 号码上加一撇。号码上加一撇。 如如 1 1 表示表示 1 1 号元件，号元件，1 1号槽，号槽，1 1号换相号换相 向片，向片， 6表示表示 1 1号元件的下层边在号元件的下层边在 6 6 号槽号槽 中，把中，把 1 1 和和 66用实线连接。用实线连接。 两元件之

15、间的虚线，表示通过换向器上的两元件之间的虚线，表示通过换向器上的 同一片换向片把两元件串联起来。同一片换向片把两元件串联起来。 （16号）号） 67 8 9101112 131415161718192012345 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A1+B1- A2+B2- 13 14 15 16 17 1819 20 1 y2 y y1 问问：1 号槽下层边是几号线圈？号槽下层边是几号线圈？ 1 2 3 4 65713121110982019 NNSS 1 4 32 15 14 1312 11 10 98 7 6 5 16 17 19 18 20 14 15181716

16、A B B2B1A2 A1 （+） （-） +- 单叠绕组展开图单叠绕组展开图 2p = 4；Z = K = S = 20 通过绕组展开图，通过绕组展开图，注意注意以下几方面：以下几方面： 1、电刷摆放的位置、电刷摆放的位置 12 3 N S S 电刷短路换向元件电刷短路换向元件 几何中性线几何中性线 换向元件中几乎不感应电换向元件中几乎不感应电 动动 势，电刷短接它不会出现因势，电刷短接它不会出现因 为释放电能引起的过大的换向火为释放电能引起的过大的换向火 花。花。 12 3 N S S 如果电刷短接有如果电刷短接有 效感应电动势的效感应电动势的 元件，电刷会出元件，电刷会出 现强烈的换向火

17、现强烈的换向火 花。花。 电刷应对准磁极轴线。电刷应对准磁极轴线。 1 2 3 4 5 6 +A-B 117页页 相邻电刷间串联的各元件电相邻电刷间串联的各元件电 动势相加，正确摆放电刷，才能动势相加，正确摆放电刷，才能 使电刷间的支路感应电动势最大。使电刷间的支路感应电动势最大。 1、电刷摆放的位置、电刷摆放的位置 电刷应对准磁极轴线。电刷应对准磁极轴线。 2、正，负电刷间构成一支、正，负电刷间构成一支 路路 1 2 3 4 5 6 +A-B 3、单叠绕组，支路数等于磁极数、单叠绕组，支路数等于磁极数 支路对数支路对数pa 4、电刷数量？、电刷数量？ 电刷数量等于磁极数电刷数量等于磁极数 5

18、、线圈线圈1，6，11，16 被电刷短路，但它们被电刷短路，但它们 是几乎无感应电动势的换向元件。是几乎无感应电动势的换向元件。 6、电枢旋转时绕组中的感应电动势和电流是电枢旋转时绕组中的感应电动势和电流是 交变的。交变的。 7、每元件两端与两个换向片连接，每个换向每元件两端与两个换向片连接，每个换向 片连接两个元件边。片连接两个元件边。 8、 从线圈从线圈 120 是个完整的回路，但又是个完整的回路，但又 由电刷分为四个支路。由电刷分为四个支路。 16 1 6 11 2 3 4 5 10 9 8 7 12 13 14 15 20 19 18 17 单叠绕组并联支路图单叠绕组并联支路图 B（-

19、） A（+） A1 B1 A2 B2 16 6 11 2 3 4 5 10 9 8 7 12 13 14 15 20 19 18 17 1 1 2 11 12 6 7 16 17 添加正、负电刷添加正、负电刷 aa aiI2 电枢总电流等于各支路电流之和电枢总电流等于各支路电流之和 电枢总电动势等于一条支路电动势电枢总电动势等于一条支路电动势 问：电枢绕组问：电枢绕组为何不能开路？为何不能开路？ 问问 1、直流电动机电枢绕组任一支路断开一个、直流电动机电枢绕组任一支路断开一个 元件会怎样？元件会怎样？ ？ aaaiI2 a t ICT 因为电磁转矩因为电磁转矩 TT 2 负载转矩 剩下的三条支

20、路要承担原来四条支路的剩下的三条支路要承担原来四条支路的 电流，支路电流增加，直流电机容易烧坏。电流，支路电流增加，直流电机容易烧坏。 保持不变 a I 问问 2：电枢绕组：电枢绕组为何不能开路？为何不能开路？ 问问 3、直流电机、直流电机相邻一个或两个电刷不接相邻一个或两个电刷不接 触换向器，会怎样？触换向器，会怎样？ 正负电刷总是交替摆放的正负电刷总是交替摆放的 2211 BABA 取掉取掉 ，四条支路变为两条。，四条支路变为两条。 21 AB 问问 4、 、B 1， ，B 2 电刷同时不接触换向器会怎样？电刷同时不接触换向器会怎样？ 整个回路被整个回路被 A A1 1 和和 A A2 2

21、 短接，电机不能工作。短接，电机不能工作。 可见，直流电机并联支路图可用可见，直流电机并联支路图可用 来分析故障电机支路来分析故障电机支路 数和支路电流的数和支路电流的 变化。变化。 问问 5、怎样才能避免电枢绕组闭合、怎样才能避免电枢绕组闭合 回路回路出现环流？出现环流？ 16 1 6 11 2 3 4 5 10 9 8 7 12 13 14 15 20 19 18 17 20个元件串联，构成一个个元件串联，构成一个闭合闭合 回路回路，每个元件随电机旋转，每个元件随电机旋转， 位置瞬间变化。位置瞬间变化。 N S N S a E 只要各磁极电磁量均衡 只要各磁极电磁量均衡， ，各支路电势数值

22、相 各支路电势数值相 等，电枢绕组回路总电势为零等，电枢绕组回路总电势为零 ，就不会，就不会 出现环流。出现环流。 0 a E 问问 6、直流电机电枢为单叠绕组、直流电机电枢为单叠绕组 p = 3，有多，有多 少支路少支路 ？ 有有 6 条支路条支路 单叠绕组支路对数单叠绕组支路对数 pa 问问 8、p = 4，Qu = 32，电刷数量为多少？，电刷数量为多少？ 电刷数量为电刷数量为 8 问问 9、 元件数？元件数？ 问问 10、支路数？、支路数？ 问问 11、换向片数？、换向片数？ 32个元件个元件。 8个支路数个支路数。 换向片数为换向片数为 32。 问问 13、有多少元件被电刷短接？、有

23、多少元件被电刷短接？ 问问 12、每条支路有多少元件串联？、每条支路有多少元件串联？ 8个个。 4个元件。个元件。 问问13：大电流直流电机，选用大电流直流电机，选用 2 2 磁极？磁极？ 8 8 磁极？还是磁极？还是 16 16 磁极？磁极？ 为了增大电枢电流为了增大电枢电流 Ia ，应增加并联，应增加并联 支路数，即增加主极数。但主极数受电机支路数，即增加主极数。但主极数受电机 结构的限制，不能任意增加。结构的限制，不能任意增加。 可以采用复叠绕组，使支路数成倍增可以采用复叠绕组，使支路数成倍增 加。加。 1 2 3 46571312111098 NNSS 14 1517 16 A B B

24、2B1A2 A1 （+） （-） +- 双闭路双叠绕组展开图双闭路双叠绕组展开图 2p = 4；Z = K = S = 20 2 3 4 5 6 7 9 10 11 148 112 13 15 2018 16 18 20 17 19 91 单叠和复叠绕组单叠和复叠绕组 7-5 7-5 单波和复波绕组单波和复波绕组 教学目的及要求教学目的及要求： 了解电枢绕组的第二种基本形式了解电枢绕组的第二种基本形式； 重点难点重点难点：单波绕组的连接表、瞬间并联电路：单波绕组的连接表、瞬间并联电路 图、支路对数的确定，电刷放置的位置。图、支路对数的确定，电刷放置的位置。 一、单波绕组节距和绕组展开图一、单波

25、绕组节距和绕组展开图 21 yyy 为了分布为了分布 2 y N S N S m 1 y 2 y yyk 合成节距合成节距： 换向节距换向节距： k y 对照单叠绕组： 对照单叠绕组： 形状像波浪 形状像波浪； ； p Q y u 2 1 单波相串联的元件是空间位置不同却同性单波相串联的元件是空间位置不同却同性 磁极相对应的元件。而单叠相串联的元件位于同磁极相对应的元件。而单叠相串联的元件位于同 一一 磁极相邻处。磁极相邻处。 k y 若单波 若单波 不大就不可能与另一同性磁极不大就不可能与另一同性磁极 下的元件串联。下的元件串联。 k y 比单叠大。 比单叠大。 1 y 第一节距 第一节距

26、与单叠类似；与单叠类似； 同极性磁极下的所有元件串联形成一支路同极性磁极下的所有元件串联形成一支路 N S N S 计算不同计算不同 k y 波绕组波绕组 y y k k 计算：计算： 本例本例 p=2p=2 但是但是1515个元件串联，一周是不够，需要多周元个元件串联，一周是不够，需要多周元 件串联。件串联。 第一周第一周 2个个N 极下串联极下串联 2个元件个元件 15 ks N S N S 1 1 y 2 y k y 21 yyyyy k ky k 2 15 下周起点下周起点 15 号换向片，恰好回到原出发换向号换向片，恰好回到原出发换向 片的相邻处。片的相邻处。 波绕组一周一周通过换向

27、片相互串联波绕组一周一周通过换向片相互串联 当磁极对数为当磁极对数为 p = 2 时时 每周两个元件通过换向片相互串联每周两个元件通过换向片相互串联 2p15K 第一周起始于第一周起始于 151 第二周起始于第二周起始于 1415 第三周起始于第三周起始于 1314 第四周起始于第四周起始于1213 第一周有第一周有 3 3 个元件串联个元件串联 1kpyk 为了使下一周起点与上一周不重合为了使下一周起点与上一周不重合 153kyk 若若 p=3 p k yk 1 整数 1kpy k p Q y u k 1 取负号，绕行换向器一周后，比出发时的换取负号，绕行换向器一周后，比出发时的换 向片后退

28、一片，称为左行绕组。向片后退一片，称为左行绕组。 取正号，绕行换向器一周后，比出发时的换取正号，绕行换向器一周后，比出发时的换 向片前进一片，称为右行绕组。向片前进一片，称为右行绕组。 p k yk 1 整数 一般采用左行绕组，可省铜材料。一般采用左行绕组，可省铜材料。 1、节距计算、节距计算 7 2 14 p Q y u 2 1 12 yyy 单波绕组展开图及连接表：单波绕组展开图及连接表： 已知一台直流电机数据如下：已知一台直流电机数据如下：2p = 42p = 4， S = QS = Qu u = k = 15 = k = 15，绕制一单波左行短矩绕组。，绕制一单波左行短矩绕组。 k y

29、y p k1 3 4 3 4 15 437 2、画绕组连接表、画绕组连接表 注意注意：槽数、上元件边号、换向片用实数表示，槽数、上元件边号、换向片用实数表示， 下元件边所在槽用数字加撇表示。下元件边所在槽用数字加撇表示。 4 113 10291 815714613512 1 8 15 714 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1 y2 y y1 8号换向片上连接号换向片上连接 1号元件下层边和号元件下层边和 8号元件上层边号元件上层边。 1 23 4657131211109814 15 单波绕组展开图单波绕组展开图 2p = 4；Z = K = S = 15 4 5 1 NNSS

30、 6 11 10 9 8 7 15 14 13 12 AB ( + ) ( - ) A1B1B2A2 + - - 2 3 与单叠绕组相同，是端接线对称的绕与单叠绕组相同，是端接线对称的绕 组，电刷应放置在主极轴线处的换向片上，组，电刷应放置在主极轴线处的换向片上， 电刷数仍等于电刷数仍等于2p。 二、单波绕组电刷的放置和支路数二、单波绕组电刷的放置和支路数 单波绕组的特点单波绕组的特点： 在同极性下的元件按一定顺序全部串联组成一条支在同极性下的元件按一定顺序全部串联组成一条支 路。路。 因为磁极极性只有两种因为磁极极性只有两种 N、S 支路对数支路对数 a=1，与极数，与极数 2p 无关无关

31、12 4 11 3 10 2 13 6 14 7 15 8 1 9 5 5 1 9 8 12 A1 A2 B1 B2 A B 单波绕组并联支路图单波绕组并联支路图 单波绕组可获得比单叠绕组更大的电枢支单波绕组可获得比单叠绕组更大的电枢支 路电动势。路电动势。 在相同元件数的情况下， 在相同元件数的情况下，p = 2，单叠为，单叠为 四支路，而单波为两支路，单波每支路元件四支路，而单波为两支路，单波每支路元件 数多，每支路电枢电动势大。数多，每支路电枢电动势大。 问问 1：既然一对正、负电刷可构成一对支路，既然一对正、负电刷可构成一对支路， 单波绕组是否只需要一对正、负电刷？单波绕组是否只需要一

32、对正、负电刷？ 不能，这样会使电刷下的平均电流不能，这样会使电刷下的平均电流 密度增大，容易损坏电刷。密度增大，容易损坏电刷。 问问2 2：单波绕组单波绕组 p=3，则一周有几个绕组串联？，则一周有几个绕组串联？ 3个个 问问3：大电流直流电机选用什么形式的绕组？大电流直流电机选用什么形式的绕组？ 高电压直流电机选用什么形式的绕组？高电压直流电机选用什么形式的绕组？ 前者选用单叠、复叠前者选用单叠、复叠 (a=2p) 绕组，绕组， 后者选单波绕组。后者选单波绕组。 N N N U P I 例题例题：一台直流发电机，一台直流发电机，2p=4，PN=10千瓦，千瓦， UN=6伏，若每一支路电流不超

33、过伏，若每一支路电流不超过300安，则电安，则电 枢绕组应采用何种绕法？枢绕组应采用何种绕法？ 解：解： a N aiI2 Aia300 3a 66.5 300 7.1666 2a A7.1666 6 1010 若双叠若双叠：42pa 直流电机单叠绕组：直流电机单叠绕组：2ap 所以采用双叠绕组所以采用双叠绕组。 3a 7-6 其他形式的电枢绕组其他形式的电枢绕组 1 k yy合成节距 单叠绕组单叠绕组 2 k yy合成节距 双叠绕组双叠绕组 p mk y k 换向节距波绕组波绕组 p k y k 1 换向节距单波绕组单波绕组 双波绕组：双波绕组： 2a支路对数 p mk y k 换向节距波绕

34、组：波绕组： ma 支路对数 p k y k 2 换向节距2m 混合绕组是由一套单叠绕组和一混合绕组是由一套单叠绕组和一 套复波绕组构成。套复波绕组构成。 用于转速高、换向困难的大型直流电机。用于转速高、换向困难的大型直流电机。 7-7 7-7 电枢绕组的感应电动势电枢绕组的感应电动势 教学目的和要求：教学目的和要求： 感应电动势计算公式推导及应用感应电动势计算公式推导及应用 BLVnCE ea ? e C电动势常数 S Ba v e1e2e3 e i n a pZ Ea 60 以下为以下为 的推导过程：的推导过程： 一个支路中各导体有场移一个支路中各导体有场移 （对应磁密不同）（对应磁密不同

35、） e e1 1ee2 2 e e3 3 1 每根导体感应电动势每根导体感应电动势 LVbe L 2、 求出各根导体的平均电动势求出各根导体的平均电动势 LVBe avav LVBa B Bav av 平均磁密平均磁密 L B av B B a av 是平均磁通密度与最大磁通密度之比是平均磁通密度与最大磁通密度之比 L LVBe avav n p 60 2 v v 电枢表面线速度：电枢表面线速度： p2 L Bav l 磁极截面积：磁极截面积： L V 60 2np n 60 60 2np L a N i ia eE 2 1 a z 2 每支路导体数每支路导体数 3、支路中各串联导体的电动势之

36、和：支路中各串联导体的电动势之和： K SNZ2 直流电机总导体数：直流电机总导体数： K N 为每个元件的串联匝数为每个元件的串联匝数 a是支路对数是支路对数 av a e a z E 2 n p eav 0 60 2 一根导体电动势 a N i ia eE 2 1 n p a z 0 60 2 2 3、支路中各串联导体的电动势之和：支路中各串联导体的电动势之和： n a pz 0 60 谨记：谨记： 0 60 n a pz E a 电动势常数：电动势常数： a pz C e 60 直流电机电枢总导体数：直流电机电枢总导体数： K SNZ2 7-8 7-8 直流电机的电磁转矩直流电机的电磁转

37、矩 右手定则判定电动势方向右手定则判定电动势方向 无论电动机和发电机都有电磁转矩。无论电动机和发电机都有电磁转矩。 电磁转矩电磁转矩 T 与与 n 方向方向相相反反 a I E 与与 方向相同方向相同 左手定则判定电磁转矩方向左手定则判定电磁转矩方向 n n 原原 动动 机机 N S S T 发电机发电机 1 T 2、右手定则判定电动势方向、右手定则判定电动势方向 无论电动机和发电机都有电磁转矩。无论电动机和发电机都有电磁转矩。 电磁转矩电磁转矩 T 与与 n 方向方向相相同同 a I E 与与 方向相反方向相反 1、左手定则判定电磁转矩方向、左手定则判定电磁转矩方向 n N S S T 电动

38、机电动机 2 T 发电机发电机电动机电动机 方向相反与nT 方向相同与 aa IE 方向相同与 nT 方向相反与 aa IE 主磁极磁密分布：主磁极磁密分布： 0 2 b f NI b x0 V B av B 主磁极磁密与气隙成反比主磁极磁密与气隙成反比 b x 0 V B av B 电枢反应后电枢反应后 b x 0 V av B b 一根导体产生的电磁力为：一根导体产生的电磁力为： a I Lbf a 2 aa aiI2 电枢总电流：电枢总电流： a I i a a 2 导体电流：导体电流： 力力 f 产生的转矩为：产生的转矩为： 2 D ft 力力 f 产生的转矩为：产生的转矩为：ft z

39、 i i tT 总的电磁转矩：总的电磁转矩： av t av Z i i tZtT 122 D a I LB a av 电枢总导体数：电枢总导体数：Z 2 D L a I a 2 2 D Z av B 22 D a I LBZT a av p D 2 a I a pZ T 2 ).(mNIC at L B av a I a pZ T 2 a pz C t 2 a pz C e 60 et CC 2 60 et CC55.9 电磁转矩常数：电磁转矩常数： 电动势常数：电动势常数： 4 4、 I Ia a指电机总电流，指电机总电流，I Ia a= 2= 2a ai ia a； 是考虑电枢反应的每极

40、气隙合成磁通。是考虑电枢反应的每极气隙合成磁通。 2 a pz Ct 1 1、电动机电磁转矩、电动机电磁转矩 T T 是拖动转矩，方向与转速相同是拖动转矩，方向与转速相同 发电机电磁转矩发电机电磁转矩 T T 是制动转矩，方向与转速相反是制动转矩，方向与转速相反 2 2、电枢、电枢 Z Z 根导体产生的转矩的总和，指电磁转矩根导体产生的转矩的总和，指电磁转矩 T = CT = Ct t I Ia a 3 3、C Ct t 是转矩常数是转矩常数 本章谨记：本章谨记： 1、电刷摆放的位置、电刷摆放的位置 2、电刷故障引起电机运行问题（用并联、电刷故障引起电机运行问题（用并联 支路图分析）支路图分析

41、） 3、单叠绕组支路对数、单叠绕组支路对数pa 4、单波绕组支路对数、单波绕组支路对数1a 5、感应电动势、感应电动势 0 60 n a pz E a 电动势常数：电动势常数： a pz C e 60 直流电机电枢总导体数：直流电机电枢总导体数： K SNZ2 6、电磁转矩、电磁转矩 ).(mNICT at a pz C t 2 et CC55.9 aa aiI2 课课 习习 题题 习题课习题课 1、单叠绕组，单叠绕组， 6 磁极，磁极，36个元件，元件，18号元件和号元件和 元件串联。元件串联。35号元件下层边在号元件下层边在 号槽内号槽内 19 5 2、单波绕组，单波绕组，14个个 磁极，

42、磁极，50个元件，每支路有个元件，每支路有 元件串联。元件串联。35号元件号元件 号元件串联；需要号元件串联；需要 25 p k y k 1 7 150 7 42 个电刷个电刷 14 3、一台直流电动机，单叠绕组、一台直流电动机，单叠绕组 Wb012.0 3p 30k 匝10 K N KWPN20 VU N 220 85.0 N 求电磁转矩求电磁转矩： u Qks元件数元件数：30 电枢总导体数：电枢总导体数： K SZZ2 10302600 a pZ C t 2 32 6003 5 .95 电磁转矩常数电磁转矩常数： aN UIP U P I N a 85.0220 1020 3 A107

43、at ICT 107012.05 .95mN 6 .122 4、一台直流电动机励磁断线后电机运行会发生、一台直流电动机励磁断线后电机运行会发生 什么现象？什么现象？ ).(mNICT at 2 TT 负载转矩负载转矩 电磁转矩：电磁转矩： T保持不变保持不变 仅为剩磁仅为剩磁 a I电枢电流：电枢电流： 5、当并励直流电动机电压不变，负载不变，电、当并励直流电动机电压不变，负载不变，电 枢电流忽然突增枢电流忽然突增 A、电机故障出现在电枢回路中、电机故障出现在电枢回路中 B、电机故障出现在换向磁极回路中、电机故障出现在换向磁极回路中 C、电机故障出现在主磁极回路中、电机故障出现在主磁极回路中

44、at ICT 6、高电压直流发电机采用什么形式的绕组？、高电压直流发电机采用什么形式的绕组？ 波绕组波绕组 7、直流电机电刷数为、直流电机电刷数为 6 ，将单叠绕组改为单波绕，将单叠绕组改为单波绕 组后，感应电动势是否会改变？组后，感应电动势是否会改变？ 单叠绕组电刷数等于磁极数单叠绕组电刷数等于磁极数 而磁极对数等于支路对数而磁极对数等于支路对数 3a 1a单波绕组支路对数：单波绕组支路对数： 感应电动势常数：感应电动势常数： a pZ C e 60 所以单叠绕组改为单波绕组后电动势增大所以单叠绕组改为单波绕组后电动势增大 8、直流电机磁极对数为、直流电机磁极对数为 4 ，将单叠绕组改为单波，将单叠绕组改为单波 绕组后，电磁转矩是否会改变？绕组后，电磁转矩是否会改变？ 单叠绕组磁极对数等于支路对数：单叠绕组磁极对数等于支路对数： 4a 1a单波绕组支路对数：单波绕组支路对数： 电磁转矩：电磁转矩： at ICT a pZ C t 2 aa aiI2电磁转矩不会改变电磁转矩不会改变 9、单叠绕组直流电机正负电刷间的电动势、单叠绕组直流电机正负电刷间的电动势 A、是一个元件的电动势、是一个元件的电动势 B、所有元件感应的电动势、所有元件感应的电动势 C、一条支路的电动势、一条支路的电动势 10、