《直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理PPT通用課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理PPT通用課件.ppt（111頁珍藏版）》請?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、第二節(jié)第二節(jié) 直流電機(jī)直流電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)及主要系列銘牌數(shù)據(jù)及主要系列第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的電樞直流電機(jī)的電樞繞組繞組 本章主要討論直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，討論直流電本章主要討論直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，討論直流電機(jī)的磁場分布、感應(yīng)電動(dòng)勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電樞反應(yīng)及影響、換向機(jī)的磁場分布、感應(yīng)電動(dòng)勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電樞反應(yīng)及影響、換向及改善換向方法，從應(yīng)用角度分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性和直流及改善換向方法，從應(yīng)用角度分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性和直流電動(dòng)機(jī)的工作特性。電動(dòng)機(jī)的工作特性。第四節(jié)第四節(jié) 直流電機(jī)的直流電機(jī)的磁場磁場第五節(jié)第五節(jié) 直流電機(jī)的直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動(dòng)勢的計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電

2、動(dòng)勢的計(jì)算第六節(jié)第六節(jié) 直流電機(jī)直流電機(jī)的換向的換向第七節(jié)第七節(jié) 直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)第一章第一章 直流電機(jī)直流電機(jī)第八節(jié)第八節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子主磁極主磁極：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成換向磁極換向磁極：改善換向。：改善換向。電刷裝置電刷裝置：與換向片配合：與換向片配合,完成直流與交流的互換完成直流與交流的互換機(jī)座和端蓋機(jī)座和端蓋：起支撐和固定作用。：起

3、支撐和固定作用。電樞鐵心電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞繞組電樞繞組：由帶絕緣的導(dǎo)線繞制而成，是電路部分。：由帶絕緣的導(dǎo)線繞制而成，是電路部分。換向器換向器：與電刷裝置配合：與電刷裝置配合,完成直流與交流的互換完成直流與交流的互換轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸軸承軸承二、直流電機(jī)的工作原理二、直流電機(jī)的工作原理（一）直流發(fā)電機(jī)工作原理（一）直流發(fā)電機(jī)工作原理直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。右圖為直流發(fā)電機(jī)的物理模右圖為直流發(fā)電機(jī)的物理模型，型，N N、S S為定子磁極，為定子磁極，abcdabcd是固是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓

4、柱體上的線圈，定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機(jī)的線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末端轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末端a a、d d連接到兩個(gè)相互絕緣并可隨線圈連接到兩個(gè)相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過放置在換與外電路的連接是通過放置在換向片上固定不動(dòng)的電刷進(jìn)行的。向片上固定不動(dòng)的電刷進(jìn)行的。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)同，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)同，線圈線圈abcdabcd將感應(yīng)電動(dòng)勢。將感應(yīng)電動(dòng)勢。如右圖，導(dǎo)體如右圖，導(dǎo)體abab在在N N極下，極下，a a點(diǎn)高電位，點(diǎn)高電位，b b點(diǎn)低

5、電位；點(diǎn)低電位；導(dǎo)體導(dǎo)體cdcd在在S S極下，極下，c c點(diǎn)高點(diǎn)高電位，電位，d d點(diǎn)低電位；電刷點(diǎn)低電位；電刷A A極性為正，電刷極性為正，電刷B B極性極性為負(fù)。為負(fù)。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 后，如右圖后，如右圖。導(dǎo)體導(dǎo)體abab在在S S極下，極下，a a點(diǎn)低電位，點(diǎn)低電位，b b點(diǎn)高電位；導(dǎo)體點(diǎn)高電位；導(dǎo)體cdcd在在N N極下，極下，c c點(diǎn)點(diǎn)低電位，低電位，d d點(diǎn)高電位；電刷點(diǎn)高電位；電刷A A極性極性仍為正，電刷仍為正，電刷B B極性仍為負(fù)。極性仍為負(fù)。與電刷與電刷A A接觸的導(dǎo)體總是位于接觸的導(dǎo)體總是位于N N極下，與電刷極下，與電刷B

6、 B接觸的導(dǎo)體總是位接觸的導(dǎo)體總是位于于S S極下極下,電刷電刷A A的極性總是正的，的極性總是正的，電刷電刷B B的極性總是負(fù)的，在電刷的極性總是負(fù)的，在電刷A A、B B兩端可獲得直流電動(dòng)勢。兩端可獲得直流電動(dòng)勢。實(shí)際直流發(fā)電機(jī)的電樞是根據(jù)實(shí)際需要有多個(gè)線圈。線圈分實(shí)際直流發(fā)電機(jī)的電樞是根據(jù)實(shí)際需要有多個(gè)線圈。線圈分布在電樞鐵心表面的不同位置，按照一定的規(guī)律連接起來，構(gòu)成布在電樞鐵心表面的不同位置，按照一定的規(guī)律連接起來，構(gòu)成電機(jī)的電樞繞組。磁極也是根據(jù)需要電機(jī)的電樞繞組。磁極也是根據(jù)需要N N、S S極交替旋轉(zhuǎn)多對。極交替旋轉(zhuǎn)多對。（二）直流電動(dòng)機(jī)工作原理（二）直流電動(dòng)機(jī)工作原理 直流電

7、動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變是將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。把電刷把電刷A A、B B接到直流電源上，接到直流電源上，電刷電刷A A接正極，電刷接正極，電刷B B接負(fù)極。此接負(fù)極。此時(shí)電樞線圈中將電流流過。時(shí)電樞線圈中將電流流過。在磁場作用下，在磁場作用下，N N極性下導(dǎo)體極性下導(dǎo)體abab受力方向從右向左，受力方向從右向左，S S 極下導(dǎo)極下導(dǎo)體體cdcd受力方向從左向右。該電磁受力方向從左向右。該電磁力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位

8、置時(shí)當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時(shí) 原原N N極性下導(dǎo)體極性下導(dǎo)體abab轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到S S極下，極下，受力方向從左向右，原受力方向從左向右，原S S 極下導(dǎo)極下導(dǎo)體體cdcd轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到N N極下，受力方向從右向極下，受力方向從右向左。該電磁力形成逆時(shí)針方向的左。該電磁力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力形成電磁轉(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時(shí)針方的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。向旋轉(zhuǎn)。與直流發(fā)電機(jī)相同，實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)的電樞并非單一線圈，與直流發(fā)電機(jī)相同，實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對。磁極也并非一對。直流電直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)機(jī)的工作原工作原理示意理示意圖圖:

9、（三）直流電機(jī)的可逆原理（三）直流電機(jī)的可逆原理 一臺電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，又可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這一臺電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，又可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這就是直流電機(jī)的可逆原理。就是直流電機(jī)的可逆原理。從上述直流電機(jī)的工作原理來看，一臺直流電機(jī)若在電刷兩從上述直流電機(jī)的工作原理來看，一臺直流電機(jī)若在電刷兩端加上直流電壓，輸入電能，即可拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，將電能變?yōu)闄C(jī)端加上直流電壓，輸入電能，即可拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，將電能變?yōu)闄C(jī)械能而成為電動(dòng)機(jī)；反之若用原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)，輸入機(jī)械能，械能而成為電動(dòng)機(jī)；反之若用原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)，輸入機(jī)械能，就可在電刷兩端得到一個(gè)直流電動(dòng)勢作為電源，將機(jī)械能變?yōu)殡娋涂稍陔娝啥?/p>

10、得到一個(gè)直流電動(dòng)勢作為電源，將機(jī)械能變?yōu)殡娔芏蔀榘l(fā)電機(jī)。能而成為發(fā)電機(jī)。第二節(jié)第二節(jié) 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列一、直流電機(jī)的一、直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù)額定條件下電機(jī)額定條件下電機(jī)所能提供的功率所能提供的功率指電刷間輸出的指電刷間輸出的額定電功率額定電功率發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)指軸上輸出指軸上輸出的機(jī)械功率的機(jī)械功率電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)：是指輸出額定電壓；發(fā)電機(jī)：是指輸出額定電壓；電動(dòng)機(jī)：是指輸入額定電壓。電動(dòng)機(jī)：是指輸入額定電壓。在額定工況下，電機(jī)在額定工況下，電機(jī)出線端的平均電壓出線端的平均電壓在額定電壓下，運(yùn)行于在額定電壓下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對應(yīng)的電流額定功率時(shí)對

11、應(yīng)的電流在額定電壓、額定電流下，運(yùn)在額定電壓、額定電流下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。行于額定功率時(shí)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵(lì)磁電流定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵(lì)磁電流電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù)，如勵(lì)磁電壓、出廠日據(jù)，如勵(lì)磁電壓、出廠日期、出廠編號等。期、出廠編號等。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所有物理量與額定值相同電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所有物理量與額定值相同電機(jī)運(yùn)行于額定電機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)。電機(jī)的運(yùn)行電流小于額定電流狀態(tài)。電機(jī)的運(yùn)行電流小于額定電流欠載運(yùn)行；運(yùn)行電流大欠載運(yùn)行；運(yùn)行電流大于額定電流于額定電流過載運(yùn)行。長期欠載運(yùn)行將造成電機(jī)浪費(fèi)

12、，而長過載運(yùn)行。長期欠載運(yùn)行將造成電機(jī)浪費(fèi)，而長期過載運(yùn)行會(huì)縮短電機(jī)的使用壽命。電機(jī)最好運(yùn)行于額定狀態(tài)或期過載運(yùn)行會(huì)縮短電機(jī)的使用壽命。電機(jī)最好運(yùn)行于額定狀態(tài)或額定狀態(tài)附近，此時(shí)電機(jī)的運(yùn)行效率、工作性能等比較好。額定狀態(tài)附近，此時(shí)電機(jī)的運(yùn)行效率、工作性能等比較好。二、直流電機(jī)系列二、直流電機(jī)系列所謂系列電機(jī)就是在應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)形式、性能水平和生產(chǎn)所謂系列電機(jī)就是在應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)形式、性能水平和生產(chǎn)工藝等方面有共同性，功率按一定比例遞增，并成批生產(chǎn)的一系工藝等方面有共同性，功率按一定比例遞增，并成批生產(chǎn)的一系列電機(jī)。我國目前生產(chǎn)的直流電機(jī)的主要系列有：列電機(jī)。我國目前生產(chǎn)的直流電機(jī)的主要系列有：

13、Z3系列系列為一般用途的小型直流電機(jī)系列。為一般用途的小型直流電機(jī)系列。ZF和和ZD系列系列為一般用途的中型直流電機(jī)系列。為一般用途的中型直流電機(jī)系列。ZZJ系列系列為起重、冶金用直流電動(dòng)機(jī)系列。為起重、冶金用直流電動(dòng)機(jī)系列。此外還有此外還有ZQZQ直流牽引電動(dòng)機(jī)系列及直流牽引電動(dòng)機(jī)系列及Z-HZ-H和和ZF-HZF-H船用電動(dòng)機(jī)和船用電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)系列等。發(fā)電機(jī)系列等。第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的電樞繞組直流電機(jī)的電樞繞組一、直流電機(jī)電樞繞組的一般介紹一、直流電機(jī)電樞繞組的一般介紹元件元件：構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。元件的首末端元

14、件的首末端：每一個(gè)元件均引出兩根線與換向片相連，其中每一個(gè)元件均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為首端，另一根稱為末端。一根稱為首端，另一根稱為末端。極距極距：相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用 表示。表示。疊繞組疊繞組：指串聯(lián)的兩個(gè)元件總是后一個(gè)元件的端接部分緊疊在前指串聯(lián)的兩個(gè)元件總是后一個(gè)元件的端接部分緊疊在前一個(gè)元件端接部分，整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn)。一個(gè)元件端接部分，整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn)。波繞組波繞組：指把相隔約為一對極距的同極性磁場下的相應(yīng)元件串指把相隔約為一對極距的同極性磁場下的相應(yīng)元件串聯(lián)起來，象波浪式的前進(jìn)。聯(lián)起來，象波浪式的前

15、進(jìn)。第一節(jié)距第一節(jié)距 ：一個(gè)元件的兩個(gè)有效邊在電樞表面跨過的距離。一個(gè)元件的兩個(gè)有效邊在電樞表面跨過的距離。第二節(jié)距第二節(jié)距 ：連至同一換向片上的兩個(gè)元件中第一個(gè)元件的下連至同一換向片上的兩個(gè)元件中第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊間的距離。層邊與第二個(gè)元件的上層邊間的距離。合成節(jié)距合成節(jié)距 ：連接同一換向片上的兩個(gè)元件對應(yīng)邊之間的距離。連接同一換向片上的兩個(gè)元件對應(yīng)邊之間的距離。單疊繞組單疊繞組單波繞組單波繞組換向節(jié)距換向節(jié)距 ：同一元件首末端連接的換向片之間的距離。同一元件首末端連接的換向片之間的距離。二、直流電機(jī)電樞繞組的基本形式二、直流電機(jī)電樞繞組的基本形式（一）（一）單疊繞組單疊

16、繞組 單疊繞組的特點(diǎn)是相鄰元件單疊繞組的特點(diǎn)是相鄰元件(線圈線圈)相互疊壓相互疊壓,合成節(jié)距與換向合成節(jié)距與換向節(jié)距均為節(jié)距均為1,1,即：即：。單疊繞組的展開圖是把放在鐵心槽里、構(gòu)成繞組的所有元件取出單疊繞組的展開圖是把放在鐵心槽里、構(gòu)成繞組的所有元件取出來畫在一張圖里，展示元件相互間的電氣連接關(guān)系及主磁極、換向片、來畫在一張圖里，展示元件相互間的電氣連接關(guān)系及主磁極、換向片、電刷間的相對位置關(guān)系。電刷間的相對位置關(guān)系。單疊繞組的展開圖單疊繞組的展開圖根據(jù)單疊繞組的展開圖可以得到繞組的并聯(lián)支路電路圖根據(jù)單疊繞組的展開圖可以得到繞組的并聯(lián)支路電路圖:單疊繞組的的特點(diǎn)單疊繞組的的特點(diǎn)：1 1）同

17、一主磁極下的元件）同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)與支路數(shù)相同。數(shù)與支路數(shù)相同。2 2）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動(dòng)勢電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動(dòng)勢最大，電刷間電動(dòng)勢等于最大，電刷間電動(dòng)勢等于并聯(lián)支路電動(dòng)勢。并聯(lián)支路電動(dòng)勢。3 3）電樞電流等于各支路）電樞電流等于各支路電流之和。電流之和。（二）（二）單波繞組單波繞組 單波繞組的特點(diǎn)是合成節(jié)距與換向節(jié)距相等，展開圖如下圖單波繞組的特點(diǎn)是合成節(jié)距與換向節(jié)距相等，展開圖如下圖所示。所示。兩個(gè)串聯(lián)元件放兩個(gè)串聯(lián)元件放在同極磁極下，空間在同極磁極下，空間位置相距約兩個(gè)極距；位置相距約兩個(gè)極距；沿

18、圓周向一個(gè)方向繞沿圓周向一個(gè)方向繞一周后，其末尾所邊一周后，其末尾所邊的換向片落在與起始的換向片落在與起始的換向片相鄰的位置。的換向片相鄰的位置。單波繞組的并聯(lián)支路圖單波繞組的并聯(lián)支路圖:單波繞組的特點(diǎn)單波繞組的特點(diǎn)1 1）同極下各元件串）同極下各元件串聯(lián)起來組成一條支路，聯(lián)起來組成一條支路，支路對數(shù)為支路對數(shù)為1 1，與磁，與磁極對數(shù)無關(guān)；極對數(shù)無關(guān)；2 2）當(dāng)元件的幾何形）當(dāng)元件的幾何形狀對稱時(shí)，電刷在狀對稱時(shí)，電刷在換向器表面上的位換向器表面上的位置對準(zhǔn)主磁極中心置對準(zhǔn)主磁極中心線，支路電動(dòng)勢最線，支路電動(dòng)勢最大；大；3 3）電刷數(shù)等于磁極數(shù)；）電刷數(shù)等于磁極數(shù)；4 4）電樞電動(dòng)勢等于支

19、路感應(yīng)電動(dòng)勢；）電樞電動(dòng)勢等于支路感應(yīng)電動(dòng)勢；5 5）電樞電流等于兩條支路電流之和。）電樞電流等于兩條支路電流之和。第四節(jié)第四節(jié) 直流電機(jī)的磁場直流電機(jī)的磁場 直流電機(jī)中除主極磁場外，當(dāng)電樞繞組中有電流流過時(shí)，直流電機(jī)中除主極磁場外，當(dāng)電樞繞組中有電流流過時(shí)，還將會(huì)產(chǎn)生電樞磁場。電樞磁場與主磁場的合成便形成了電機(jī)還將會(huì)產(chǎn)生電樞磁場。電樞磁場與主磁場的合成便形成了電機(jī)中的氣隙磁場，它直接影響電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩的大小。要中的氣隙磁場，它直接影響電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩的大小。要了解氣隙磁場的情況，就要先分析清楚主磁場和電樞磁場的特了解氣隙磁場的情況，就要先分析清楚主磁場和電樞磁場的特性。性。一、直流

20、電機(jī)的空載磁場一、直流電機(jī)的空載磁場 直流電機(jī)的空載是指電樞電流等于零或者很小，電樞磁動(dòng)直流電機(jī)的空載是指電樞電流等于零或者很小，電樞磁動(dòng)勢也很小，且可以不計(jì)其影響的一種運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)無負(fù)勢也很小，且可以不計(jì)其影響的一種運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)無負(fù)載，發(fā)電機(jī)不輸出電功率，電動(dòng)機(jī)不輸出機(jī)械功率。載，發(fā)電機(jī)不輸出電功率，電動(dòng)機(jī)不輸出機(jī)械功率。所以直流電機(jī)空載時(shí)的氣隙磁場可認(rèn)為就是主磁場，即由所以直流電機(jī)空載時(shí)的氣隙磁場可認(rèn)為就是主磁場，即由勵(lì)磁磁動(dòng)勢單獨(dú)建立的磁場。勵(lì)磁磁動(dòng)勢單獨(dú)建立的磁場。當(dāng)勵(lì)磁繞組通入勵(lì)磁電流，各主磁極極性依次呈現(xiàn)為當(dāng)勵(lì)磁繞組通入勵(lì)磁電流，各主磁極極性依次呈現(xiàn)為 N N 極極和和

21、 S S 極，由于電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)對稱，不論極數(shù)多少，每對極的磁極，由于電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)對稱，不論極數(shù)多少，每對極的磁路是相同的，因此只要分析一對極的磁路情況就可以了。路是相同的，因此只要分析一對極的磁路情況就可以了。圖圖1-23 1-23 直流電機(jī)空載時(shí)的磁場分布示意圖直流電機(jī)空載時(shí)的磁場分布示意圖 從圖中看出，由從圖中看出，由N N極出來的磁通，大部分極出來的磁通，大部分經(jīng)過氣隙和電樞齒經(jīng)過氣隙和電樞齒,再再經(jīng)過電樞磁軛到另一部經(jīng)過電樞磁軛到另一部分的電樞齒分的電樞齒,又通過氣又通過氣隙進(jìn)入隙進(jìn)入S S極，再經(jīng)過定極，再經(jīng)過定子磁軛回到原來出發(fā)的子磁軛回到原來出發(fā)的N N極，成為閉合回路。極，成為

22、閉合回路。圖圖1-231-23是一臺四極直流電機(jī)空載時(shí)的磁場分布示意圖是一臺四極直流電機(jī)空載時(shí)的磁場分布示意圖（一對極的情形）。（一對極的情形）。電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，能在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢，或者產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，能在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢，或者產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，把這部分磁通稱為把這部分磁通稱為主磁通主磁通，用，用表示。表示。此外還有一小部分磁通不進(jìn)入電樞而直接經(jīng)過相鄰的磁極或此外還有一小部分磁通不進(jìn)入電樞而直接經(jīng)過相鄰的磁極或定子磁軛形成閉合回路，這部分磁通僅與勵(lì)磁繞組相匝鏈，稱為定子磁軛形成閉合回路，這部分磁通僅與勵(lì)磁繞組相匝鏈，稱為漏磁通漏磁通，用，用表示。表示。NS這部分磁通同時(shí)匝鏈著這部分

23、磁通同時(shí)匝鏈著勵(lì)磁繞組和電樞繞組，勵(lì)磁繞組和電樞繞組，主磁通磁路的氣隙較小，磁導(dǎo)較大，漏磁通磁路的氣隙較主磁通磁路的氣隙較小，磁導(dǎo)較大，漏磁通磁路的氣隙較大，磁導(dǎo)較小，而作用在這兩條磁路的磁動(dòng)勢是相同的。大，磁導(dǎo)較小，而作用在這兩條磁路的磁動(dòng)勢是相同的。直流電機(jī)中，主磁通是主要的，它能在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)直流電機(jī)中，主磁通是主要的，它能在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而漏磁通不與電樞繞組相匝鏈，漏磁通不與電樞繞組相匝鏈，沒有這個(gè)作沒有這個(gè)作用，它只是增加主磁極磁路的飽和程度。用，它只是增加主磁極磁路的飽和程度。因此，可只分析主磁通。因此，可只分析主磁通。當(dāng)勵(lì)磁繞組的串

24、聯(lián)匝數(shù)為當(dāng)勵(lì)磁繞組的串聯(lián)匝數(shù)為 ，流過電流，流過電流 ，每極的勵(lì)，每極的勵(lì)磁磁動(dòng)勢為：磁磁動(dòng)勢為：所以漏磁通在數(shù)量上比主磁通要小得多，大約是主磁通的所以漏磁通在數(shù)量上比主磁通要小得多，大約是主磁通的（15152020）%左右。左右。空載時(shí)，勵(lì)磁磁動(dòng)勢主要消耗在氣隙上。當(dāng)忽略鐵磁材料的空載時(shí)，勵(lì)磁磁動(dòng)勢主要消耗在氣隙上。當(dāng)忽略鐵磁材料的磁阻時(shí)，主磁極下氣隙磁通密度的分布就取決于氣隙的大小和形磁阻時(shí)，主磁極下氣隙磁通密度的分布就取決于氣隙的大小和形狀。狀。若不考慮鐵磁材料和齒槽的影響，在極靴下，氣隙小且均勻，若不考慮鐵磁材料和齒槽的影響，在極靴下，氣隙小且均勻，氣隙中沿電樞表面上各點(diǎn)磁通密度較大且

25、基本為常數(shù)；在極靴范氣隙中沿電樞表面上各點(diǎn)磁通密度較大且基本為常數(shù)；在極靴范圍外，氣隙明顯增大，磁通密度顯著減小，在磁極之間的幾何中圍外，氣隙明顯增大，磁通密度顯著減小，在磁極之間的幾何中性線處，氣隙磁通密度為零。性線處，氣隙磁通密度為零。如圖如圖1-241-24（a a）所示，）所示，幾何中性線幾何中性線極靴極靴極身極身氣隙形狀氣隙形狀圖圖1-241-24（a a）空載時(shí)的氣隙磁通密度為一空載時(shí)的氣隙磁通密度為一平頂波，如圖平頂波，如圖1-24(b)1-24(b)所示。所示?？蛰d時(shí)主磁極磁通的分布空載時(shí)主磁極磁通的分布情況，如圖情況，如圖1-24(c)1-24(c)所示。所示。圖圖1-241

26、-24（b b）圖圖1-241-24（c c）在直流電機(jī)中，為了感應(yīng)電動(dòng)勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，氣隙里要在直流電機(jī)中，為了感應(yīng)電動(dòng)勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，氣隙里要有一定數(shù)量的主磁通有一定數(shù)量的主磁通，也就是需要有一定的勵(lì)磁磁動(dòng)勢，也就是需要有一定的勵(lì)磁磁動(dòng)勢FfFf。勵(lì)。勵(lì)磁磁動(dòng)勢變化時(shí)，主磁通也隨之改變。我們把空載時(shí)主磁通磁磁動(dòng)勢變化時(shí)，主磁通也隨之改變。我們把空載時(shí)主磁通與與勵(lì)磁磁動(dòng)勢勵(lì)磁磁動(dòng)勢F Ff f或勵(lì)磁電流或勵(lì)磁電流I If f的關(guān)系曲線稱為的關(guān)系曲線稱為直流電機(jī)的磁化曲線直流電機(jī)的磁化曲線，如圖如圖1-251-25所示，它表明了電機(jī)磁路的特性。所示，它表明了電機(jī)磁路的特性。圖圖1-251-

27、25 直流電機(jī)的磁化曲線直流電機(jī)的磁化曲線 當(dāng)磁通較小時(shí)，鐵磁部分沒有飽和，當(dāng)磁通較小時(shí)，鐵磁部分沒有飽和，磁壓降很小，整個(gè)磁路的磁動(dòng)勢幾乎全磁壓降很小，整個(gè)磁路的磁動(dòng)勢幾乎全部消耗在氣隙上，而氣隙的導(dǎo)磁系數(shù)是部消耗在氣隙上，而氣隙的導(dǎo)磁系數(shù)是一個(gè)常數(shù)，因此曲線近似為一直線（圖一個(gè)常數(shù)，因此曲線近似為一直線（圖中中0A0A段）；當(dāng)磁通增大時(shí)，曲線逐漸彎段）；當(dāng)磁通增大時(shí)，曲線逐漸彎曲，很大時(shí)，呈飽和特性。曲，很大時(shí)，呈飽和特性。為了經(jīng)濟(jì)、合理地利用材料，為了經(jīng)濟(jì)、合理地利用材料，一般直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，額定磁一般直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，額定磁通通 設(shè)定在圖中設(shè)定在圖中A A點(diǎn)（膝部）點(diǎn)（膝部），即

28、，即在磁化特性曲線開始進(jìn)入飽和區(qū)的在磁化特性曲線開始進(jìn)入飽和區(qū)的位置。位置。直流電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞繞組中有電流，電樞電流產(chǎn)生的直流電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞繞組中有電流，電樞電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢稱為磁動(dòng)勢稱為電樞磁動(dòng)勢電樞磁動(dòng)勢。它的出現(xiàn)使電機(jī)的磁場發(fā)生變化。它的出現(xiàn)使電機(jī)的磁場發(fā)生變化。圖圖1-261-26（a a）為一臺電刷放在幾何中性）為一臺電刷放在幾何中性線的兩極直流電機(jī)的電樞磁場分布情況。線的兩極直流電機(jī)的電樞磁場分布情況。假設(shè)勵(lì)磁電流為零，只有電樞電流。由假設(shè)勵(lì)磁電流為零，只有電樞電流。由圖可見電樞磁動(dòng)勢產(chǎn)生的氣隙磁場在空間的圖可見電樞磁動(dòng)勢產(chǎn)生的氣隙磁場在空間的分布情況，電樞磁動(dòng)勢為分布

29、情況，電樞磁動(dòng)勢為交軸磁動(dòng)勢交軸磁動(dòng)勢。二、直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場及電樞反應(yīng)二、直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場及電樞反應(yīng) 從對電樞繞組的分析可知，不論什從對電樞繞組的分析可知，不論什么型式的繞組，其各支路中的電流是通么型式的繞組，其各支路中的電流是通過電刷引入或引出的。在同一支路內(nèi)元過電刷引入或引出的。在同一支路內(nèi)元件中電流方向是相同的，而在同一電刷件中電流方向是相同的，而在同一電刷兩側(cè)的元件中，電流方向總是相反的。兩側(cè)的元件中，電流方向總是相反的。因此，電刷是電樞表面導(dǎo)體中電流方向因此，電刷是電樞表面導(dǎo)體中電流方向的分界線。的分界線。圖圖1-261-26（a a）電樞磁場）電樞磁場 如果認(rèn)為直流電機(jī)電樞

30、上如果認(rèn)為直流電機(jī)電樞上有無窮多整距元件分布，則有無窮多整距元件分布，則電電樞磁動(dòng)勢樞磁動(dòng)勢在氣隙圓周方向空間在氣隙圓周方向空間分布呈分布呈三角波三角波，如右圖，如右圖 所所示。示。由于主磁極下氣隙長度基由于主磁極下氣隙長度基本不變，而兩個(gè)主磁極之間，本不變，而兩個(gè)主磁極之間，氣隙長度增加得很快，致使電氣隙長度增加得很快，致使電樞磁動(dòng)勢產(chǎn)生的氣隙磁通密度樞磁動(dòng)勢產(chǎn)生的氣隙磁通密度為對稱的為對稱的馬鞍型馬鞍型，如圖中，如圖中 所示。所示。圖圖1-261-26（b b）電樞磁動(dòng)勢和磁場的分布）電樞磁動(dòng)勢和磁場的分布當(dāng)勵(lì)磁繞組中有勵(lì)磁電流，電機(jī)帶上負(fù)載后，當(dāng)勵(lì)磁繞組中有勵(lì)磁電流，電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞

31、繞組中就電樞繞組中就有電流流過，它將產(chǎn)生一個(gè)電樞磁動(dòng)勢。因此，氣隙中的磁場是有電流流過，它將產(chǎn)生一個(gè)電樞磁動(dòng)勢。因此，氣隙中的磁場是勵(lì)磁磁動(dòng)勢和電樞磁動(dòng)勢共同作用的結(jié)果。通常把負(fù)載時(shí)電樞磁勵(lì)磁磁動(dòng)勢和電樞磁動(dòng)勢共同作用的結(jié)果。通常把負(fù)載時(shí)電樞磁動(dòng)勢對主磁場的影響稱為動(dòng)勢對主磁場的影響稱為電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)，電樞反應(yīng)對直流電機(jī)的運(yùn)行，電樞反應(yīng)對直流電機(jī)的運(yùn)行性能影響很大。性能影響很大。顯然，電樞反應(yīng)將與電刷的位置有關(guān)，下面將以直流發(fā)電機(jī)顯然，電樞反應(yīng)將與電刷的位置有關(guān)，下面將以直流發(fā)電機(jī)為例，分別討論不同電刷位置時(shí)的電樞反應(yīng)。為例，分別討論不同電刷位置時(shí)的電樞反應(yīng)。1 1、電刷在幾何中性線上時(shí)的電

32、樞反應(yīng)、電刷在幾何中性線上時(shí)的電樞反應(yīng) 在電樞磁動(dòng)勢的作用下，當(dāng)電刷在幾何中性線上時(shí)，將主磁在電樞磁動(dòng)勢的作用下，當(dāng)電刷在幾何中性線上時(shí)，將主磁場分布和電樞磁場分布疊加，可得到負(fù)載后電機(jī)的磁場分布情況。場分布和電樞磁場分布疊加，可得到負(fù)載后電機(jī)的磁場分布情況。如圖如圖1-271-27（a a）所示。）所示。圖圖1-271-27（a a）交軸電樞反應(yīng)磁場分布交軸電樞反應(yīng)磁場分布 若電樞上半部分電流方向若電樞上半部分電流方向?yàn)榱鞒黾埫?，則電樞下半部分為流出紙面，則電樞下半部分電流方向?yàn)榱魅爰埫?，其電樞電流方向?yàn)榱魅爰埫妫潆姌写艌龃帕€分布如圖示。磁場磁力線分布如圖示。此時(shí)電樞磁場的軸線與電此時(shí)電

33、樞磁場的軸線與電刷軸線重合，并與主極軸線垂刷軸線重合，并與主極軸線垂直，這時(shí)的電樞磁動(dòng)勢稱為直，這時(shí)的電樞磁動(dòng)勢稱為交交軸電樞磁動(dòng)勢軸電樞磁動(dòng)勢，它對主磁場的，它對主磁場的影響稱為影響稱為交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)。如果主極極性如圖所示，如果主極極性如圖所示，把主磁場與電樞磁場合成，將合成把主磁場與電樞磁場合成，將合成磁場與主磁場比較，可看出電樞磁動(dòng)勢將對主磁場產(chǎn)生很大的影磁場與主磁場比較，可看出電樞磁動(dòng)勢將對主磁場產(chǎn)生很大的影響，即電樞反應(yīng)。響，即電樞反應(yīng)。NS電樞磁場磁通電樞磁場磁通密度分布曲線密度分布曲線Bax x主磁場的主磁場的磁通密度磁通密度分布曲線分布曲線Box ox兩條曲線逐點(diǎn)疊加后兩條曲線逐點(diǎn)疊加后得到負(fù)載時(shí)氣隙磁場得到負(fù)載時(shí)氣隙磁場的磁通密度分布曲線的磁通密度分布曲線Bx圖圖1-271-27（b b）交軸電樞反應(yīng)磁通密度分布曲線）交軸電樞反應(yīng)磁通密度分布曲線下面通過磁通密度