第16章(1) 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn))

1、第16章直流電機(jī)DC Machines一、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)風(fēng)扇機(jī)座電樞鐵心和繞組主磁極電刷換向器接線板接線盒勵(lì)磁繞組端蓋例：四極直流電機(jī)橫截面圖示圖直流電機(jī)的電路 勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組 套在磁極鐵芯上。并勵(lì)繞組和電樞繞組并聯(lián)，匝數(shù)較多、截面積較小串勵(lì)繞組和電樞繞組串聯(lián)，匝數(shù)較少，截面積較大從電阻和能量消耗的角度考慮 電樞繞組電樞繞組 嵌在電樞鐵芯槽中疊繞組和波繞組 換向極繞組換向極繞組 與電樞繞組串聯(lián)，激勵(lì)換向極磁通。 換向器換向器將將電樞繞組內(nèi)部的交流電勢(shì)用機(jī)械換接的方法轉(zhuǎn)換為電刷間的直流電勢(shì)。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式 直流電機(jī)勵(lì)磁方式，即勵(lì)磁繞組與電樞繞組的連接方式，對(duì)電機(jī)的運(yùn)行特性有大的影響 他

2、勵(lì)他勵(lì)勵(lì)磁由另外獨(dú)立的直流電源供給，與電樞繞組不相連接 自勵(lì)自勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組相連接，勵(lì)磁電流由發(fā)電機(jī)本身供給 永磁永磁永久磁鐵建立勵(lì)磁磁場(chǎng)，無(wú)勵(lì)磁繞組。自勵(lì)自勵(lì)的形式 n 并勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián) n 串勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)不用于發(fā)電機(jī)不用于發(fā)電機(jī) n 復(fù)勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組，一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)，另一個(gè)與電樞繞組并聯(lián)。在復(fù)勵(lì)機(jī)中，并勵(lì)繞組的磁勢(shì)占總磁勢(shì)的70以上。分積復(fù)勵(lì)和差復(fù)勵(lì)。 勵(lì)磁回路的功率占總功率的1-5%。二、 直流電機(jī)電樞繞組二、 直流電機(jī)電樞繞組 作用：電樞繞組功率繞組功率繞組。當(dāng)電樞繞組在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)將感應(yīng)電勢(shì)，當(dāng)電樞繞組中流通電流時(shí)，電流和氣隙磁場(chǎng)相互作用將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩

3、。通過(guò)電樞繞組直流電機(jī)進(jìn)行電功率和機(jī)通過(guò)電樞繞組直流電機(jī)進(jìn)行電功率和機(jī)械功率的轉(zhuǎn)換械功率的轉(zhuǎn)換。 特點(diǎn)：直流繞組是閉合繞組直流繞組是閉合繞組。每個(gè)元件的兩端點(diǎn)分別連接在兩換向片上，每個(gè)換向片連接兩個(gè)元件，各元件依一定規(guī)律依次連接，形成閉合回路。用環(huán)型繞組說(shuō)明直流繞組的閉合情況用環(huán)型繞組說(shuō)明直流繞組的閉合情況電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，各線圈依次通過(guò)電刷作為引出端各線圈依次通過(guò)電刷作為引出端 2.1 雙層繞組 線圈的兩邊兩邊都在電樞鐵芯表面的槽中：兩邊都能切割磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。 兩邊電勢(shì)相加：線圈的兩邊必須處于不同極性的極面下，線圈的跨距線圈的跨距約約等于一個(gè)極距等于一個(gè)極距。 線圈對(duì)稱排列：當(dāng)一線圈的一個(gè)邊

4、在某槽中占有上層位置時(shí)，則該線圈的另一邊必須放在另一槽下層。 虛槽概念 在大型電機(jī)中、每層可能有每層可能有N個(gè)并列圈邊個(gè)并列圈邊為了改善電機(jī)的性能，希望用更多的元件組成電樞繞組。由于工藝等原因，電樞鐵心不能開(kāi)太多的槽，采用在每槽的上下層各放置若干元件邊。每層有3個(gè)圈邊實(shí)槽虛槽CZZeZeKS每一元件有兩個(gè)圈邊，每一換向片上接有兩個(gè)圈邊，每一虛槽內(nèi)放置有兩個(gè)圈邊，元件數(shù)S等于換向片數(shù)K，也等于虛槽數(shù) 每線圈有Nc匝，則總導(dǎo)體數(shù)NNcZeCNcZN22ZeKS2.2 單疊繞組 每個(gè)元件出線端依次連在相鄰的換向片上，后一個(gè)繞組元件相對(duì)前一個(gè)繞組元件僅移過(guò)一個(gè)槽。右行左行1kyy1kyy例：繞組20虛

5、槽，四極，雙層415542021121yyypZeyyyk第二節(jié)距第一節(jié)距單疊右行由右手定則判電流方向在電樞幾何中心線上的元件邊感應(yīng)電勢(shì)為0為獲得對(duì)稱的繞組，每元件連接的兩換向片的分界線與元件軸線重合為獲得對(duì)稱的繞組，每元件連接的兩換向片的分界線與元件軸線重合 5例：繞組20虛槽，四極，雙層電刷被電刷短路，處于換向狀態(tài)并聯(lián)支路數(shù)并聯(lián)支路數(shù)2a=2p2a=2p N極 S極 S極 N極直流繞組是閉合繞組每一極面下的元件串聯(lián)成一支路每支路中一個(gè)元件被電刷短路，處于換向狀態(tài)中在整個(gè)閉合回路中，感應(yīng)電勢(shì)總和為0，繞組內(nèi)部無(wú)環(huán)流電刷數(shù)等于極數(shù)。同極性的電刷連接形成一個(gè)“極”電刷之間的引出電勢(shì)為每一支路個(gè)元

6、件的電勢(shì)和電刷放置法 使電刷間導(dǎo)出的電勢(shì)有最大值 使與電勢(shì)為零的元件所連接的換向片相連接當(dāng)導(dǎo)體轉(zhuǎn)至交軸時(shí)，感應(yīng)電勢(shì)為零，電刷應(yīng)與處于交軸位置的導(dǎo)體相連如導(dǎo)體對(duì)稱，則磁極的幾何中心線處為電刷位置換向繞組的繞組軸線、磁極軸線和電刷位置在同一位置上。 N2.3 單波繞組 每一繞組元件的出發(fā)點(diǎn)和終端不在相鄰的兩換向片上，而相隔近似為一個(gè)極距 相鄰兩元件相隔近似一對(duì)極距 連接p個(gè)元件后回到出發(fā)元件的附近，相隔一個(gè)槽pky1例：電樞繞組19槽，四極454192921191221yyypZypkye第二節(jié)距第一節(jié)距單波左行例：電樞繞組19槽，四極只有兩條并聯(lián)支路只有兩條并聯(lián)支路：所有N極下的導(dǎo)體并聯(lián)為一支路，所有S極下的并聯(lián)為另一支路。2a=2電刷數(shù)原則上可等于2，為降低電刷電流密度，可用2p只電刷電刷位置：與電勢(shì)為零的元件所連接的換向片相連2.4 單疊繞組和單波繞組的差別 單疊繞組單疊繞組：各個(gè)極面下上層的繞組元件構(gòu)成一支路，并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)電樞間電