直流电机的基本工作原理3

2013年09月11日

第三节  直流电机的磁场

一、直流电机的励磁方式

按励磁方式不同,电机可分为

(一)他励直流电机   电枢和励磁绕组由两个独立的直流电源供电。

(二)并励直流电机   电枢和励磁绕组并联后由一个独立的直流电源供电。

 

(三)串励直流电机   电枢和励磁绕组串联后由一个独立的直流电源

                    供电

(四)复励直流电机   复励电机有两个绕组,一个并励绕组,一个串励

                   绕组,并励绕组和电枢并联,和串励绕组串联后由

                    一个独立的直流电源供电。

直流发电机的主要励磁方式是他励式、并励式和复励式  

二、直流电机的空载磁场

磁场的基本物理量

(1)  磁路:磁通F经过的路径。

(2)  磁通F磁场中穿过某一截面积的总磁感线数称为通过该面积的磁通

                   单位韦伯Wb

(3)  磁感应强度B:  描述磁介质中实际的磁场强弱和方向的物理量,矢量,

           有大小和方向,单位特斯拉TB= F/A(磁通除以截面积)

(4) 磁场强度 H:   是计算磁场时常用的物理量,也是矢量。它与磁感应强度矢量的关系为  H=B/m

(5)  磁通势:某一线圈的电流I与其匝数N的乘积。磁通势F的方向由产生    它的线圈电流按右手定则确定。单位:(A

 

1.直流电机的磁场构成

   直流电机工作时的磁场是由各绕组的总磁动势共同产生的(包括励磁

   绕组,电枢绕组,换向极绕组,补偿绕组等)。励磁绕组的磁动势起

   最主要的作用。

 

1)主磁通Φ所有那些由N极经过气隙到转子,再由另一个气隙返回S极的磁通,同时与励磁绕组和电枢绕组相交链,是直流电机中起有效作用的磁通,称为主磁通,它能够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互作用产生电磁转矩。

 

2)漏磁通Φ1σ交链励磁绕组本身,不和电枢绕组相交链,只能增加磁极和定子磁轭的饱和程度,不产生电动势和转矩。

 

2.直流电机的空载磁场  

直流电机的空载是指电枢电流等于零或者很小,且可以不计其影响

        的一种运行状态。

磁场的计算



全电流定律:在磁路中,沿任一闭合路径,磁场强度的线积分等于与该闭和路径交链的电流的代数和。

 

 

 

 
   

 

 

 

 

 

 

上式左侧为磁场强度矢量沿闭合回线的线积分;右侧是穿过由闭合回线所围面积的电流的代数和。电流的符号规定为:闭合回线的围绕方向与电流成右旋系时为正,反之为负。

    由励磁磁通势单独建立的磁场,以一台四极直流电机空载时为例,由励磁电流单独建立的磁场分布如图。

 

  

¨             空载磁密分布 

不计齿槽影响,直流电机空载时,其气隙磁场(主磁场)的磁密分布波形如图所示

 

 

.直流电机负载时的磁场和电枢反应

1.负载时磁场

电机带上负载以后,电枢绕组内流过电流,还会形成磁通势,该磁通称为电枢磁通势。所以,负载时电机中气隙磁场是由励磁磁通势和电枢磁通势共同建立。

由此可知,在直流电机中,从空载到负载,其气隙磁场是变化的  

2.电枢反应  

1)电枢磁通势

电枢磁通势对励磁磁通势所产生气隙磁场的影响称为电枢反应。

为画图简单起见,元件边只画一层,认为电枢是光滑的,并考虑某一极性下元件中流过电流同一方向,得电枢磁场分布。

 

电枢反应磁通势轴线的位置与电刷轴线重合,当电刷处于几何中性线时,电枢反应磁通势与磁极轴线互相垂直

l  电枢反应使气隙磁场发生了畸变

电枢磁场使主磁场一半削弱,另一半加强,并使电枢表面磁密等于零处(物理中心线)离开了几何中性线。 

l  电磁反应呈去磁作用

* 在磁路不饱和时主磁场削弱的量与加强的量恰好相等。

* 在磁路临界饱和时

增磁会使半个极下饱和程度提高,铁心磁阻增大,另外半个极下饱和程度减小,铁心磁阻减小,因磁路临界饱和,从而使实际的合成磁场曲线要比不饱和时略低。增加的磁通数量就会小于磁通减少的数量

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