第章直流電機(jī)的基本理論

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第2章直流電機(jī)的基本理論2.1直流電機(jī)的勵磁方式2.3負(fù)載時直流電機(jī)的氣隙磁場2.2空載時直流電機(jī)的氣隙磁場2.4電樞繞組中的感應(yīng)電勢2.5直流電機(jī)的電勢平衡方程2.6電磁轉(zhuǎn)矩2.7直流電機(jī)的損耗和功率平衡方程2勵磁方式IfUEaI+-IaUEa,IaI+-UfIf+-IfEaI+-IaUIaEaI=If+-U并勵串勵復(fù)勵他勵自勵I(lǐng)a=IIa=I+IfIa=I=IfIa=I+IfU=Uf2.1直流電機(jī)的勵磁方式32.2空載時直流電機(jī)的氣隙磁場磁場是由電流產(chǎn)生的。直流電機(jī)負(fù)載運行時的磁場由勵磁電流和電樞電流共同建立，情況比較復(fù)雜。因為，為簡化分析，先將二者分開計論，然后再在磁路不飽和假設(shè)條件下，運用疊加原理考察二者共同作用的情況。首先分析直流電機(jī)的空載磁場，即Ia=0,僅由If建立的勵磁磁場，也叫主磁場。4B0

空載時電樞電流可忽略不計?？蛰d磁場由主磁極的勵磁磁動勢單獨作用產(chǎn)生?？蛰d時磁場軸線與磁極軸線相重合。幾何中性線：相鄰兩主極之間的中心線。該處的徑向磁通密度為零。磁場軸線磁極軸線幾何中性線幾何中性線5Φm6一、負(fù)載時的電樞磁動勢幾何中性線直軸d交軸qFa22OxxFa(x)Ba(x)2.3負(fù)載時直流電機(jī)的氣隙磁場7

消耗在x點處每個氣隙上的電樞磁動勢為

※

ia——導(dǎo)體的電流；

N

——電樞總導(dǎo)體數(shù)；

Da——電樞的直徑。NiaDaA=——電樞表面單位長度上的安培導(dǎo)體數(shù)，稱為電樞的線負(fù)荷。2xDaFa(x)=Zaia12=Ax

在幾何中性線處(x=/2)的電樞磁動勢為Faq=A=Famax1

2－≤x≤

2

28

電樞磁場沿氣隙的磁通密度分布為※

——等效氣隙長度。Ba(x)=0Ha(x)

Fa(x)

(x)

=0Ax

(x)

=0二、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)

負(fù)載時電機(jī)中磁場：由勵磁磁動勢和電樞磁動勢共同作用產(chǎn)生的。電樞反應(yīng)：電樞磁動勢對主極磁場的影響。9▲分析思路（圖解）＋＝勵磁電流形成的磁場電樞電流形成的磁場負(fù)載時的磁場10

交軸電樞反應(yīng)Ba

22OxNSB0B

※

將通過圓心和電樞圓周上徑向磁密為零的點連接成的直線——物理中性線。NS幾何中性線物理中性線11

電樞反應(yīng)的結(jié)果①

氣隙磁場發(fā)生了畸變并有一定的去磁作用：電樞圓周上幾何中性線處徑向磁密不再為零。磁路不飽和時，每極下的磁通量不變；磁路飽和時，每極下的磁通量減少了。②

物理中性線偏離了幾何中性線：對發(fā)電機(jī)：順著電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移；對電動機(jī)：逆著電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移。+++············+++++++++直軸電樞磁動勢＝＋β·······+++++++bβbβ+++·····++bβbβFaqFaFad直軸電樞反應(yīng)當(dāng)電刷不在幾何中性線上時，電樞反應(yīng)不僅有交軸分量，還有直軸分量。直軸電樞反應(yīng)：直軸電樞磁動勢對主磁場的影響。直軸電樞反應(yīng)的作用為：運行狀態(tài)電刷順旋轉(zhuǎn)方向移動一個角度電刷逆旋轉(zhuǎn)方向移動一個角度發(fā)電機(jī)去磁效應(yīng)助磁效應(yīng)電動機(jī)助磁效應(yīng)去磁效應(yīng)152.4電樞繞組中的感應(yīng)電勢1.感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生電樞旋轉(zhuǎn)n

磁場2.感應(yīng)電動勢的大小(1)每根導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢

ex

=Bxlv※

Bx——導(dǎo)體所在處的氣隙磁密。

l——導(dǎo)體的有效長度。

v——導(dǎo)體切割磁場線的線速度。一、直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢ex→ex

→EB16=npN

60a

(2穿)電樞孫電動畝勢的抗大小設(shè)電邁樞總幕導(dǎo)體卡數(shù)為N，則每漲條支蘋路的陸導(dǎo)體血為，故v=n2R60=n2p60N2a

E=ex1N/2a=

Bxlv1N/2a

=lv

Bx1N/2a

BBav平均罰氣隙府磁密=lvBavN2a=

=ln

2p

60

lN2a

=Cen每極粘下的期磁通每極揪的總霜磁通牙量：=BavS=Bav雀l（D=2R=2p）17E=Cen※Ce——電動衡勢常延數(shù)。單位：Wb單位：r/min(V掛)3.感應(yīng)掩電動瞇勢的另方向負(fù)和性旅質(zhì)方向搶：由和n共同仙決定決。性質(zhì)抗：發(fā)推電機(jī)腦為電虧源電晝動勢兆；電動趕機(jī)為扒反電憶動勢縫。182.器5直流頃電機(jī)燭的電值勢平恐衡方他程電機(jī)降的基跌本方肚程即償電機(jī)俗穩(wěn)態(tài)當(dāng)運行叮時內(nèi)琴部物泳理過問程的朝數(shù)學(xué)磚描述絲式。因境為電六機(jī)中罷存在策著機(jī)疤、電綿、磁農(nóng)耦合餃關(guān)系克，穩(wěn)叉態(tài)運叢行時緣瑞必須購滿足千機(jī)械漏方面恩和電闖磁方贊面的簽平衡鴨要求暴，因姿此電屯機(jī)的舊基本膊方程刑包括貫電勢夕平衡低方程側(cè)、轉(zhuǎn)射矩平被衡方恒程和另功率燥平衡渴方程除。19一、菠電勢本平衡插方程1.他勵灣直流糟電機(jī)a)發(fā)電蔑機(jī)b)電動貴機(jī)發(fā)電觸機(jī)：Ea>U撓，則有Ea=U+IaR+2攀ΔUs=U+IaRa電動咳機(jī)：Ea<U泰，則有U=Ea+IaR+2蜻ΔUs=Ea+IaRa202.并勵圖直流拌電機(jī)其電絮樞回閥路的不電壓桿方程榮與他柏勵時烘相同勵，但越有激調(diào)磁電脂壓為塵電樞頓端電等壓，爆即Uf=U。發(fā)電喉機(jī)：Ea與Ia方向行一致炒，發(fā)喂電機(jī)桌向負(fù)側(cè)載輸易出電抄功率翁。Ia=I+If電動得機(jī)：Ea與Ia方向茄相反驕，Ea為反電動豪勢，舉電動跨機(jī)從末電源才吸收渾電功叨率。I=Ia+IfIfUEaI+-IaRfRL發(fā)電機(jī)IfUEaI+-IaRf電動機(jī)211.電磁霞轉(zhuǎn)矩飽的產(chǎn)生電樞曠電流ia磁雅場F→Te2.電磁芬轉(zhuǎn)矩杜的大磨小設(shè)電晚刷在頂幾何椅中性廟線處寺，元每件為旦整距裁。(1錦)同一作極下默每根前導(dǎo)體墊受到辭的平燈均電宅磁力簽為fav=Bavlia※ia——導(dǎo)體棵中的某電流紗。每根死導(dǎo)體瘡受到棋的平靠均電正磁轉(zhuǎn)錢矩為Tav=

fav=

BavliaD

2D

22.因6電磁盾轉(zhuǎn)矩22電樞川直徑傘為：電樞路電流稍與支于路電鎖流的尺關(guān)系按為：則D=2p

ia=Ia

2aTe=

NTav=N

BavliaD

2=Nl

lIa

2ap

=IapN2a(N猶·m暑)Te=CTIa※CT——轉(zhuǎn)矩勝常數(shù)等。單位：Wb單位：A233.電磁兩轉(zhuǎn)矩口的方孩向和礙性質(zhì)方向吐：由和Ia共同卻決定翠。性質(zhì)堅：發(fā)姐電機(jī)弟為制動劣轉(zhuǎn)矩子，Te與n方向罵相反。電動錘機(jī)為拖動舉轉(zhuǎn)矩糟，Te與n方向哭相同齊。4.電動睬勢常釋數(shù)和胃轉(zhuǎn)矩企常數(shù)棋的關(guān)盲系CT

=

Ce=9.55Ce602，CT=pN2aCe=pN

60a因為則245.電動珠勢和跨電磁超轉(zhuǎn)矩謀的關(guān)課系E=CenTe=CTIa注：民速度齊的兩疤種表監(jiān)示：n:鐘r堪/m議in:劍ra省d/肉s國際康單位關(guān)系條：=CT昏=K腳=KIa只要香有轉(zhuǎn)魯速，紛就有忌電勢只要氏有電崖流，該就有嶺轉(zhuǎn)矩結(jié)論：（1）不管則是發(fā)鞭電機(jī)趣還是議電動親機(jī)，柔電勢滋和轉(zhuǎn)裕矩是憤同時小存在墊的。（2）說明栗了能京量的纏轉(zhuǎn)換游關(guān)系方。Pe=EIa=Te=KIa25（1）發(fā)競電機(jī)律情況省下，吃電磁急轉(zhuǎn)矩催為制贏動轉(zhuǎn)怨矩，腐有T1=T0＋Te※T1——原動嶼機(jī)的腹驅(qū)動問轉(zhuǎn)矩侵；T0——空載面轉(zhuǎn)矩濁，它挽是電之機(jī)空脂載運驕行時醒自身肌的阻翼力轉(zhuǎn)矩殲；Te——電磁溝轉(zhuǎn)矩故。6.轉(zhuǎn)矩擱平衡梢方程26Te=T0＋T2=T0＋TL※T0——空載賠轉(zhuǎn)矩禍，是偶由電壞動機(jī)掉的機(jī)汪械摩幅擦損乏耗及鐵圍損引童起的池總轉(zhuǎn)稠矩；T2——輸出股轉(zhuǎn)矩法，即風(fēng)生產(chǎn)頸機(jī)械蒼的制劫動轉(zhuǎn)格矩；TL——負(fù)載胸轉(zhuǎn)矩喜。（2）電宋動機(jī)滑情況摧下，枕電磁厘轉(zhuǎn)矩蜘為驅(qū)睜動轉(zhuǎn)鋪矩，砍有271.輸入鞏功率P1P1=UI=UaIa2.電磁豈功率PePe=EIaPe=EIa=Cen剩Ia=Te260=

CTnIa

其中錘，機(jī)蛙械角裝速度抖：2.在6直流犧電機(jī)懸的功墓率平你衡方個程283.空載京損耗P0P0=PFe＋P＋Pad結(jié)論層：電動列機(jī)將性電樞挽吸收棵的電篇功率EIa轉(zhuǎn)換歐成了嘗機(jī)械功率Te，