電機(jī)與電器控制第二節(jié)課件

1、元件由絕緣銅線繞制而成，每個(gè)元件有兩個(gè)嵌放在電樞槽中，能與磁場作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩或電動(dòng)勢的有效邊，稱為元件邊。元件的槽外部分（2和5）亦即元件邊以外的部分稱為端接部分。為便于嵌線，每個(gè)元件的一個(gè)元件邊嵌放在某一槽的上層，稱為上層邊1，畫圖時(shí)以實(shí)線表示;另一個(gè)元件邊則嵌放在另一槽的下層，稱為下層邊3，畫圖時(shí)以虛線表示。每個(gè)元件有兩個(gè)出線端，稱首端6和末端4，均與換向片相接。第二章第二節(jié)（續(xù)1） 元件與節(jié)距第二章第二節(jié)（續(xù)1） 元件與節(jié)距每一個(gè)元件有兩個(gè)元件邊，每片換向片又總是接一個(gè)元件的上層邊和另一元件的下層邊，所以元件數(shù)s總等于換向片數(shù)K，即每個(gè)元件有兩個(gè)元件邊，而每個(gè)電樞槽分上下兩層嵌放兩個(gè)元件邊

2、，所以元件數(shù)S又等于槽數(shù)Z，即第二章第二節(jié)（續(xù)1） 元件與節(jié)距 對于小容量電機(jī)，電樞直徑小，電樞鐵心外圓不宜開太多槽時(shí)，往往在一個(gè)槽的上層和下層各放u個(gè)元件邊，即把一個(gè)實(shí)槽當(dāng)成u個(gè)虛槽使用。虛槽數(shù)Zu與實(shí)槽數(shù)Z之間的關(guān)系為為分析方便起見，本書中均設(shè)u1。第二章第二節(jié)（續(xù)1） 元件與節(jié)距節(jié)距表征電樞繞組元件本身和元件之間連接規(guī)律的數(shù)據(jù)為節(jié)距。為了正確地把各元件安放入電樞槽內(nèi)，并且和相應(yīng)的換向片按一定規(guī)律連接起來，就必須先了解繞組的極距。極距一個(gè)磁極在電樞圓周上所跨的距離稱為極距，當(dāng)用槽數(shù)表示時(shí)，極距的表達(dá)式為第二章第二節(jié)（續(xù)1） 元件與節(jié)距節(jié)距第一節(jié)距y1第二節(jié)距y2合成節(jié)距y換向器節(jié)距yk第二

3、章第二節(jié)（續(xù)1） 元件與節(jié)距第一節(jié)距指同一元件的兩個(gè)元件邊在電樞周圍上所跨的距離，用槽數(shù)來表示。由于線圈邊要放入槽內(nèi)，所以y1應(yīng)是整數(shù)。而為了讓繞組能感應(yīng)出最大的電動(dòng)勢，應(yīng)使y1接近或等于極距，即第二章第二節(jié)（續(xù)1） 元件與節(jié)距y1=稱為整距元件，繞組稱為整距繞組y1稱為短距元件，繞組稱為短距繞組y1稱為長距元件，其電磁效果與y1的元件接近，但端接部分較長，耗銅多，一般不用。第二章第二節(jié)（續(xù)1） 元件與節(jié)距第二節(jié)距 第一個(gè)元件的下層邊與直接相連的第二個(gè)元件的上層邊之間在電樞圓周上的距離，用槽數(shù)表示，稱為第二節(jié)距y2第二章第二節(jié)（續(xù)1） 元件與節(jié)距合成節(jié)距直接相連的兩個(gè)元件的對應(yīng)邊在怒樞圓涌上的

4、距離，用槽數(shù)表示，稱為合成節(jié)距y。第二章第二節(jié)（續(xù)1） 元件與節(jié)距換向器節(jié)距每個(gè)元件的首、末兩端所接的兩片換向片在換向器圓周上所跨的距離，用換向片數(shù)表示，稱為換向器節(jié)距yk。換向器節(jié)距yk與合成節(jié)距y總是相等的，即第二章第二節(jié)（續(xù)2） 單疊繞組一元件的端接部分緊疊在前一元件的端接部分上，這種繞組稱為疊繞組。當(dāng)疊繞組的換向器節(jié)距yk1時(shí)稱為單疊繞組。下面舉一例說明單疊繞組的連接規(guī)律和特點(diǎn)。 一臺(tái)直流電機(jī)，ZSK16，2p4，接成單疊繞組。計(jì)算節(jié)距第一節(jié)距換向器節(jié)距和合成節(jié)距第二節(jié)距第二章第二節(jié)（續(xù)2） 單疊繞組第二章第二節(jié)（續(xù)2） 單疊繞組繞組展開圖展開圖是把放在鐵心槽里、構(gòu)成繞組的所有元件取出

5、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。第二章第二節(jié)（續(xù)2） 單疊繞組繪制步驟先畫16個(gè)槽（一根實(shí)線和一根虛線，其中實(shí)線代表槽的上層，虛線代表槽的下層）和16個(gè)換向片，為了作圖方便，令換向片寬度等于槽與槽之間的距離并將元件、槽和換向片按順序編號。編號時(shí)要把元件號碼、元件上層邊所在槽的號碼以及與元件上層邊相連接的換向片號碼編得一致，即1號元件的上層邊放在1號槽內(nèi)并與l號換向片相連接。這樣當(dāng)1號元件的上層邊放在1號槽內(nèi)（上層邊用實(shí)線表示）并與1號換向片相連后，因?yàn)閥1=4，則1號元件的下層邊應(yīng)放在第5號槽（1+y1=5）的下層（下層邊用虛線表示），編號為

6、5；因yyk1，所以1號元件的末端應(yīng)連接在2號換向片上（1+yk2）。一般應(yīng)使元件左右對稱，這樣1號換向片與2號換向片的分界線正好與元件的中心線相重合。 第二章第二節(jié)（續(xù)2） 單疊繞組 然后將2號元件的上層邊放入2號槽的上層（1+y2），下層邊放在6號槽的下層（2+y16），2號元件的上層邊連在2號換向片上，下層邊連在3號換向片上。依次類推，最后第16號元件的下層邊與1號換向片相連，整個(gè)繞組形成一個(gè)閉合回路，繞組連接完畢。繞組元件的連接順序見下圖。第二章第二節(jié)（續(xù)2） 單疊繞組放置磁極和電刷 在繞組展開圖上均勻放置4個(gè)磁極（2p4）。設(shè)N極的磁通是進(jìn)入紙面，S極的磁通是從紙面穿出，電樞自右向左

7、運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則就可判定各元件邊的感應(yīng)電動(dòng)勢的方向。在展開圖中所示這一瞬間，1, 5, 9, 13四個(gè)元件正處于磁極幾何中性線上，感應(yīng)電動(dòng)勢為零，這四個(gè)元件把整個(gè)繞組分成四段，每段有三個(gè)電動(dòng)勢方向相同的元件相串聯(lián)。由于每段電路中對應(yīng)元件所處的磁場位置相同，所以每段電路的電動(dòng)勢大小相等，但方向兩兩相反，因此在整個(gè)閉合回路內(nèi)互相抵消，總電動(dòng)勢為零，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。第二章第二節(jié)（續(xù)2） 單疊繞組為使被電刷短路的元件中感應(yīng)電勢最小，正負(fù)電刷間引出的電動(dòng)勢最大，必須在換向片1和2, 5和6, 9和10, 13和14之間，也就是在磁極軸線位置，放置4組電刷A1, B1, A2, B2。因?yàn)檫@時(shí)A, B電刷

8、之間所包含的元件，其電動(dòng)勢的方向都是相同的。為了清楚起見，將展開圖中瞬間各元件的連接與電刷的關(guān)系整理、排列，可得到如下所示的電路圖。這時(shí)電刷A1, A2的極性為“+”， B1, B2的極性為“-”，而且A1與A 2，B1與B2電位相等，可以把它們連接起來，第二章第二節(jié)（續(xù)2） 單疊繞組整個(gè)繞組就由4條并聯(lián)支路組成，正負(fù)電刷之間的電動(dòng)勢稱為電樞電動(dòng)勢，也就是每條支路的電動(dòng)勢。 第二章第二節(jié)（續(xù)2） 單疊繞組由于電刷和主磁極在空間上是固定的，對于直流發(fā)電機(jī)，當(dāng)用原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，雖然每條支路中的元件連同與電刷接觸的換向片在不斷地變化，但每條支路中各元件在磁場中所處的位置以及各支路的元件總數(shù)并沒

9、有改變，因此在電刷A、B之間的電動(dòng)勢其方向和大小不變，是一個(gè)直流電動(dòng)勢。由此再次展示了換向器和電刷裝置在直流發(fā)電機(jī)中的作用。對于直流電動(dòng)機(jī)，也是由于換向器和電刷裝置的作用，使處于N極下和S極下的元件受到電磁力的方向和大小始終不變，從而形成一個(gè)恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。第二章第二節(jié)（續(xù)2） 單疊繞組因?yàn)槊織l支路的元件都是處于同一磁極下，因此每條支路就對應(yīng)于一個(gè)磁極，本例2p4，所以支路數(shù)也等于4。由此可得出單疊繞組特點(diǎn)：位于同一磁極下的各元素串聯(lián)起來組成一條支路，并聯(lián)支路對數(shù)等于極對數(shù)，即ap。當(dāng)元件形狀左右對稱，電刷在換向器表面的位置對準(zhǔn)磁極中心線時(shí)，正、負(fù)電刷間的感應(yīng)電動(dòng)勢最大，被電刷短路元件中的感應(yīng)

10、電動(dòng)勢最小。電刷刷桿數(shù)等于極數(shù)。單波繞組的元件首末端之間的距離接近兩個(gè)極距，yky1，兩個(gè)元件串聯(lián)起來成波浪形，故稱波繞組。p個(gè)元件串聯(lián)后，其末尾應(yīng)該落在起始換向片前1片的位置，才能繼續(xù)串聯(lián)其余元件，為此，換向器節(jié)距必須滿足以下關(guān)系： pykK1第二章第二節(jié)（續(xù)3） 單波繞組下面以一例說明單波繞組的聯(lián)接規(guī)律和特點(diǎn)。一臺(tái)直流電機(jī)：Z=S=Kl5，2p=4接成單波繞組。第一節(jié)距換向器和合成節(jié)距第二節(jié)距第二章第二節(jié)（續(xù)3） 單波繞組第二章第二節(jié)（續(xù)3） 單波繞組繞組展開圖繪制單波繞組展開圖的步驟與單疊繞組相同。電刷在換向器表面上的位置也是在主磁極的中心線上。要注意的是因?yàn)楸纠臉O距不是整數(shù)，所以相鄰

11、主磁極中心線之間的距離不是整數(shù)，相鄰電刷中用換向片數(shù)表示時(shí)也不是整數(shù)。繞組展開圖第二章第二節(jié)（續(xù)3） 單波繞組第二章第二節(jié)（續(xù)3） 單波繞組繞組連接順序表按繞組展開圖所示的聯(lián)接規(guī)律可得相應(yīng)的聯(lián)接順序表第二章第二節(jié)（續(xù)3） 單波繞組并聯(lián)支路圖 按展開圖中各元件的聯(lián)接順序，將此刻不與電刷接觸的換向片省去不畫，可以得此單波繞組的并聯(lián)支路圖所示。將并聯(lián)支路圖與展開圖對照分忻可知:單波繞組是將同一極性磁極下所有元件順序串聯(lián)起來組成一條支路，由于磁極極性只有N和S兩種，所以單波繞組的并聯(lián)支路數(shù)總是2，并聯(lián)支路對數(shù)恒等于1，即a1。第二章第二節(jié)（續(xù)3） 單波繞組并聯(lián)支路圖第二章第二節(jié)（續(xù)3） 單波繞組單波繞組特點(diǎn)單波繞組由于連