1、 电机拖动及控制电机拖动及控制 12022-12-15第一章 直流电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 22022-12-151.8 小结小结1.6 直流电动机基本特性直流电动机基本特性 第一章第一章 直流电机直流电机1.4 直流电机的感应电动势及电磁转矩直流电机的感应电动势及电磁转矩1.5 直流电机的换向直流电机的换向 1.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组1.3 直流电机的磁场直流电机的磁场1.1 直流电机原理及结构直流电机原理及结构 1.7 直流发电机特性直流发电机特性 1.8 直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动 电机拖动及控制电机拖动及控制 32022-12-
2、15直流电机是一种旋转电器，完成直流电能与机械能的转换。直流电机是一种旋转电器，完成直流电能与机械能的转换。能将直流电能转换成机械能的，称直流电动机或称其工作于直流能将直流电能转换成机械能的，称直流电动机或称其工作于直流电动状态。电动状态。将电能转换成机械能的，则称为直流发电机或称其工作于直流电将电能转换成机械能的，则称为直流发电机或称其工作于直流电动状态。动状态。1.1 1.1 直流电机原理及结构直流电机原理及结构 电机拖动及控制电机拖动及控制 42022-12-151.1.1直流电机的基本结构直流电机的基本结构 1轴承；轴承；2轴；轴；3电枢绕组；电枢绕组；4换抽极绕组；换抽极绕组；5电枢
3、铁心；电枢铁心；6后端盖；后端盖；7刷杆座；刷杆座；8换向器；换向器；9电刷；电刷；10主磁极；主磁极；11机座；机座；12励磁绕组；励磁绕组；13风扇；风扇；14前端盖前端盖 电机拖动及控制电机拖动及控制 52022-12-1512345678直流电机的基本结构剖面图直流电机的基本结构剖面图 1电枢绕组；电枢绕组；1电枢铁心；电枢铁心；1机座；机座；1主磁极铁心；主磁极铁心；1励磁绕组；励磁绕组；1换向极绕组；换向极绕组；1换向极铁心；换向极铁心；1；主磁极磁靴；机座底脚；主磁极磁靴；机座底脚 电机拖动及控制电机拖动及控制 62022-12-151.定子部分：定子部分：主磁极主磁极 其作用是
4、产生恒定的主磁场，由主磁极铁心和套在铁心上的励磁绕其作用是产生恒定的主磁场，由主磁极铁心和套在铁心上的励磁绕组组成。铁心的上部叫极身，下部叫磁靴。磁靴的作用是减小气隙磁阻，组组成。铁心的上部叫极身，下部叫磁靴。磁靴的作用是减小气隙磁阻，使气隙磁通沿气隙均匀分布。使气隙磁通沿气隙均匀分布。机座机座 有两个作用，一是作为各磁极间的磁路，这部分称为定子的磁轭；有两个作用，一是作为各磁极间的磁路，这部分称为定子的磁轭；二是作为电机的机械支撑。二是作为电机的机械支撑。换向极换向极 换向极的作用是改善直流电机的换向性能，消除直流电机带负载时换向极的作用是改善直流电机的换向性能，消除直流电机带负载时换向器产
5、生的有害火花。换向极的数目一般与主磁极数目相同，只有小换向器产生的有害火花。换向极的数目一般与主磁极数目相同，只有小功率的直流电机格不装换向极或装设只有主磁极数一半的换向极。功率的直流电机格不装换向极或装设只有主磁极数一半的换向极。电刷装置电刷装置 其作用有两个，一是使转子绕组与电机外部电路接通；二是与换向其作用有两个，一是使转子绕组与电机外部电路接通；二是与换向器配合，完成直流电机外部直流与内部交流的互换。器配合，完成直流电机外部直流与内部交流的互换。电机拖动及控制电机拖动及控制 72022-12-151234562.转子部分转子部分 转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在
6、转转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。称为电枢。电枢铁心电枢铁心 有两个作用：一是作为磁路的一部分；二是将电枢绕组安放在铁心有两个作用：一是作为磁路的一部分；二是将电枢绕组安放在铁心的槽内。的槽内。为了减小由于电机磁通变化产生的涡流损耗，电枢铁心通常为了减小由于电机磁通变化产生的涡流损耗，电枢铁心通常采用采用0.350.5mm硅钢片冲压叠成。硅钢片冲压叠成。电枢绕组电枢绕组 作用是产生感生电动势和电磁转矩，从而实现电能和机械能的相互作用是产
7、生感生电动势和电磁转矩，从而实现电能和机械能的相互转换。转换。1 转轴；转轴；2轴承；轴承；3换向器；换向器；4电枢铁心；电枢铁心；5电枢绕组；电枢绕组；6风扇风扇；电机拖动及控制电机拖动及控制 82022-12-152341562.转子部分转子部分 转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流是在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。电机的转子也称为电枢。换向器换向器 是直流电机的关键部件，它与电刷配合，在直流电机中，能是直流电机的关键部件，
8、它与电刷配合，在直流电机中，能将电枢绕组中的交流电动势或交流电流转变成电刷两端的直流电将电枢绕组中的交流电动势或交流电流转变成电刷两端的直流电动势或直流电流。动势或直流电流。换向器的种类很多，主要取决于电机的容量与转速。在中小换向器的种类很多，主要取决于电机的容量与转速。在中小型直流电机中最常用的为拱形换向器。型直流电机中最常用的为拱形换向器。1换向片；换向片；2套筒；套筒；3V形环；形环；4片间云母；片间云母；5云母；云母；6螺母螺母 电机拖动及控制电机拖动及控制 92022-12-152.转子部分转子部分 转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是转子是直流电机的重要部件。由于
9、感生电动势和电磁转矩都是在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。转子也称为电枢。转轴转轴 转轴、支架和风记扇转轴、支架和风记扇 对于小容量的直流电机，电枢铁心装在轴对于小容量的直流电机，电枢铁心装在轴上。对于大容量的直流电机，为减少硅钢片的消耗和转子重量，轴上上。对于大容量的直流电机，为减少硅钢片的消耗和转子重量，轴上装有金属支架，电枢铁心装在金属支架上。为了加强电机的散热，轴装有金属支架，电枢铁心装在金属支架上。为了加强电机的散热，轴上还装有风扇。上还装有风扇。1234561转轴；转轴；2轴承；轴
10、承；3换向器；换向器；4电枢铁心；电枢铁心；5电枢绕组；电枢绕组；6风扇；风扇；电机拖动及控制电机拖动及控制 102022-12-15 1.1.2直流电机工作原理直流电机工作原理 直流电机的工作原理是基于电磁感应定律和电磁力定律的。直流电机的工作原理是基于电磁感应定律和电磁力定律的。直流电动机是根据载流导体在磁场中受力这一基本原理工作的。直流电动机是根据载流导体在磁场中受力这一基本原理工作的。直流发电机则是根据切割磁场的导体会产生感生电势这一基本理直流发电机则是根据切割磁场的导体会产生感生电势这一基本理论工作的。论工作的。电机拖动及控制电机拖动及控制 112022-12-15直流电动机原理分析
11、直流电动机原理分析ABU+-NSaniideecb 电机拖动及控制电机拖动及控制 122022-12-15首先要在励磁绕组上通入直流励磁电流，产生所需要的磁场首先要在励磁绕组上通入直流励磁电流，产生所需要的磁场再通过电刷和换向器向电枢绕组通入直流电流，提供电能再通过电刷和换向器向电枢绕组通入直流电流，提供电能于是电枢电流在磁场的作用下产生电磁转矩，驱动电机转动。于是电枢电流在磁场的作用下产生电磁转矩，驱动电机转动。ABU+-NSaniideecb直流电动机原理分析直流电动机原理分析 电机拖动及控制电机拖动及控制 132022-12-15 在电刷在电刷A和和B间加上一直流电压时，则在绕组元件中就
12、有一个直流间加上一直流电压时，则在绕组元件中就有一个直流电流产生，其方向是：电流产生，其方向是：a到到b，根据基本的电磁力定律可知，通有电流的，根据基本的电磁力定律可知，通有电流的导件导件ab和和cd在磁场中会受到电磁力的作用。其大小为：在磁场中会受到电磁力的作用。其大小为：f=Bx L I ABU+-NSaniideecb直流电动机原理分析直流电动机原理分析 电机拖动及控制电机拖动及控制 142022-12-15f电磁力，单位是牛顿（电磁力，单位是牛顿（N）Bx导件所在位置的磁感应强度，单位是特斯拉（导件所在位置的磁感应强度，单位是特斯拉（T）l导件导件ab和和cd的有效长度，单位是米（的有
13、效长度，单位是米（m）I导件中流过的电流，单位是安培（导件中流过的电流，单位是安培（A）ABU+-NSaniideecb直流电动机原理分析直流电动机原理分析 电机拖动及控制电机拖动及控制 152022-12-15 由左手定则可以判断出电枢绕组所受的电磁力是逆时针方向由左手定则可以判断出电枢绕组所受的电磁力是逆时针方向的。为了使电动机能沿着一定的方向连续转动，就必须在线圈转的。为了使电动机能沿着一定的方向连续转动，就必须在线圈转动的情况下，保持进入动的情况下，保持进入N极下的线圈电流始终是一个方向，而极下的线圈电流始终是一个方向，而S极下的电流是另一个方向。极下的电流是另一个方向。ABU+-NS
14、aniideecb直流电动机原理分析直流电动机原理分析 电机拖动及控制电机拖动及控制 162022-12-15 为了保证电机逆时针方向受力实现连续地逆时针方向转动，为了保证电机逆时针方向受力实现连续地逆时针方向转动，当导体当导体ab在在N极下的时候，电流方向是极下的时候，电流方向是a，当导体当导体ab转到转到S极下时，极下时，电流就应该由，同样导体电流就应该由，同样导体cd中和电流也应作相应的改变。中和电流也应作相应的改变。ABU+-NSaniideecb直流电动机原理分析直流电动机原理分析 电机拖动及控制电机拖动及控制 172022-12-15 线圈中电流方向的改变是电刷和通过换向器来完成的
15、，换向器是由线圈中电流方向的改变是电刷和通过换向器来完成的，换向器是由很多换向片组成的，换向片与电枢的每一个线圈相连，随电枢旋转，而很多换向片组成的，换向片与电枢的每一个线圈相连，随电枢旋转，而电刷电刷A、B接外部固定电源，与换向片交替接触，使换向片获得不同极接外部固定电源，与换向片交替接触，使换向片获得不同极性的电压，这样在线圈中的电流方向也相应地改变，从而使每一个磁极性的电压，这样在线圈中的电流方向也相应地改变，从而使每一个磁极下导体中的电流方向保护恒定不变，实现直流电机的连续运行。下导体中的电流方向保护恒定不变，实现直流电机的连续运行。ABU+-NSaniideecb直流电动机原理分析直
16、流电动机原理分析 电机拖动及控制电机拖动及控制 182022-12-15n+B-AUdSiNaceeI直流发电机工作原理直流发电机工作原理 直流发电机是根据导体在磁场中作切割运动就会产生直流发电机是根据导体在磁场中作切割运动就会产生感生电动势这一基本的电磁理论而制成的。感生电动势这一基本的电磁理论而制成的。电机拖动及控制电机拖动及控制 192022-12-15直流发电机工作原理直流发电机工作原理 原动机拖动转子逆时针方向旋转，在线圈原动机拖动转子逆时针方向旋转，在线圈abcd中就有中就有感生电动势产生，根据电磁感应定律可知，导体感生电动势产生，根据电磁感应定律可知，导体ab和和cd中中主生的感
17、生电动势主生的感生电动势e相等相等.n+B-AUdSiNaceeI 电机拖动及控制电机拖动及控制 202022-12-15直流发电机工作原理直流发电机工作原理 感生电动势的方向由右手定则确定，线圈中的感生电感生电动势的方向由右手定则确定，线圈中的感生电动势是导体动势是导体ab和和cd感应电势之和。电动势的方向是由低电感应电势之和。电动势的方向是由低电位指向高电位。位指向高电位。n+B-AUdSiNaceeI 电机拖动及控制电机拖动及控制 212022-12-15直流发电机工作原理直流发电机工作原理 d点应为低电位，点应为低电位，a点应为高电位，相应电刷点应为高电位，相应电刷A端为高电端为高电位
18、，输出电源的正极性，电刷位，输出电源的正极性，电刷B端为低电位，输出电压为负端为低电位，输出电压为负极性。极性。n+B-AUdSiNaceeI 电机拖动及控制电机拖动及控制 222022-12-15直流发电机工作原理直流发电机工作原理 线圈在外力作用下连续不断地旋转，所以导体线圈在外力作用下连续不断地旋转，所以导体ab和和cd在不同一极下感应的电动势方向也随之变化，因此线圈中在不同一极下感应的电动势方向也随之变化，因此线圈中产生的感生电动势是交变的。产生的感生电动势是交变的。n+B-AUdSiNaceeI 电机拖动及控制电机拖动及控制 232022-12-15直流发电机工作原理直流发电机工作原
19、理 通过换向片和刷的配合，使通过换向片和刷的配合，使N极下的导体始终与电刷的极下的导体始终与电刷的A相连，相连，S极下的导体始终与极下的导体始终与B相连，从而就可在电刷间获相连，从而就可在电刷间获得一个极性不变的电动势。得一个极性不变的电动势。n+B-AUdSiNaceeI 电机拖动及控制电机拖动及控制 242022-12-15直流电机的铭牌参数直流电机的铭牌参数 额定容量额定容量(功率功率)PN(kW)。额定电压额定电压UN(V)。额定电流额定电流IN(A)。额定转速额定转速nN(r/min)。励磁方式和额定励磁电流励磁方式和额定励磁电流 IfN(A)有些物理量虽然不在电机铭牌上，但它也是额
20、定有些物理量虽然不在电机铭牌上，但它也是额定值。例如在额定运行状态下的转矩、效率分别为额定转矩值。例如在额定运行状态下的转矩、效率分别为额定转矩和额定效率等，这些额定数据也叫铭牌数据。和额定效率等，这些额定数据也叫铭牌数据。电机拖动及控制电机拖动及控制 252022-12-15直流发电机的额定容量直流发电机的额定容量、电压、电流、效率、输入功率关系、电压、电流、效率、输入功率关系额定容量，对直流发电额定容量，对直流发电机而言，是指发电机带机而言，是指发电机带额定负载时，电刷端输额定负载时，电刷端输出的功率出的功率 11NNNNNIUPIUP 电机拖动及控制电机拖动及控制 262022-12-1
21、5直流发电机的额定容量直流发电机的额定容量、电压、电流、效率、输入功率关系、电压、电流、效率、输入功率关系输出功率为机械功率，输出功率为机械功率，为输出功率与发电机损为输出功率与发电机损耗的总和，所以等于额耗的总和，所以等于额定功率除以效率。定功率除以效率。11NNNNNIUPIUP 电机拖动及控制电机拖动及控制 272022-12-15直流电动机的额定容量电压、电流、效率关系直流电动机的额定容量电压、电流、效率关系NNNNNIUPIUP1直流电动机的额直流电动机的额定功率为输出机定功率为输出机械功率，其值为械功率，其值为输入电功率乘以输入电功率乘以效率。效率。电机拖动及控制电机拖动及控制 2
22、82022-12-15直流电动机的额定容量电压、电流、效率关系直流电动机的额定容量电压、电流、效率关系NNNNNIUPIUP1直流电动机的直流电动机的输入功率为电输入功率为电功率。功率。电机拖动及控制电机拖动及控制 292022-12-15电动机轴上输出的额定转矩用电动机轴上输出的额定转矩用TN表示，其大小应该表示，其大小应该是输出的额定机械功率除以转子额定角速度是输出的额定机械功率除以转子额定角速度。NNNNNNNnP.nPPT559602 电机拖动及控制电机拖动及控制 302022-12-15如果运行时电机的负载小于额定容量，称为欠载运行：如果运行时电机的负载小于额定容量，称为欠载运行：而
23、运行时电机的负载超过额定容量，称为过载运行。而运行时电机的负载超过额定容量，称为过载运行。长期的过载或欠载运行都不好。长期过载有可能因过热长期的过载或欠载运行都不好。长期过载有可能因过热而损坏电机，长期欠载则运行效率不高，浪费容量。而损坏电机，长期欠载则运行效率不高，浪费容量。在选择电机时，应根据负载的要求，尽可能让电机在额在选择电机时，应根据负载的要求，尽可能让电机在额定状态。定状态。返回目录返回目录 电机拖动及控制电机拖动及控制 312022-12-15 直流电机的电枢绕组是直流电机的重要部件，电势、转矩的产直流电机的电枢绕组是直流电机的重要部件，电势、转矩的产生，电能、机械能的转换都在这
24、里进行，其结构对电机的参数与性生，电能、机械能的转换都在这里进行，其结构对电机的参数与性能都有大的影响，也是最容易出现故障的地方，它将直接影响直流能都有大的影响，也是最容易出现故障的地方，它将直接影响直流电机的正常运行。电机的正常运行。基本规律基本规律 基本绕法基本绕法 电气特点。电气特点。1.2 1.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组 电机拖动及控制电机拖动及控制 322022-12-15 电枢绕组的基本要求及绕制规律电枢绕组的基本要求及绕制规律 对电机绕组的基本要求对电机绕组的基本要求 直流电机绕组绕制的基本规律直流电机绕组绕制的基本规律 电机拖动及控制电机拖动及控制 332022-
25、12-15对电机绕组的基对电机绕组的基本要求本要求 直流电机绕组绕直流电机绕组绕制的基本规律制的基本规律（1）感应出规定的电势，能够承受规定的电流。（2）绕组能够承受足够大的电磁转矩。（3）结构合理，工艺简单，工作可靠，节省材料。电枢绕组的基本要求及绕制规律电枢绕组的基本要求及绕制规律 电机拖动及控制电机拖动及控制 342022-12-15对电机绕组的对电机绕组的基本要求基本要求 直流电机绕组直流电机绕组绕制的基本规绕制的基本规律律 保证在电机运行的任一时保证在电机运行的任一时 刻，同一极性磁极下的电刻，同一极性磁极下的电流要方向相同，不同极性流要方向相同，不同极性磁极下的电流方向相反。磁极下
26、的电流方向相反。最基础的有两种；最基础的有两种；单波绕法单波绕法单迭绕法单迭绕法 电枢绕组的基本要求及绕制规律电枢绕组的基本要求及绕制规律 电机拖动及控制电机拖动及控制 352022-12-15对电机绕组的基对电机绕组的基本要求本要求 直流电机绕组绕直流电机绕组绕制的基本规律制的基本规律 yHNSNy1y2S单波圆形图单波圆形图 电枢绕组的基本要求及绕制规律电枢绕组的基本要求及绕制规律 电机拖动及控制电机拖动及控制 362022-12-15SNy2yNSy1对电机绕组的基对电机绕组的基本要求本要求 直流电机绕组绕直流电机绕组绕制的基本规律制的基本规律 单迭圆形图单迭圆形图 电枢绕组的基本要求及
27、绕制规律电枢绕组的基本要求及绕制规律 电机拖动及控制电机拖动及控制 372022-12-15电枢绕组的基本术语及关系电枢绕组的基本术语及关系 元件的上下边元件的上下边 实槽、虚槽实槽、虚槽 元件数、换向片及虚槽元件数、换向片及虚槽 极距极距 绕组节距绕组节距 第一节距第一节距 合成节距合成节距换向器节距换向器节距 第二节距第二节距 电枢绕组是电枢绕组是由许多线圈由许多线圈组成，这些组成，这些线圈是组成线圈是组成绕组的基本绕组的基本单元，称绕单元，称绕组元件组元件 电机拖动及控制电机拖动及控制 382022-12-15一个元件由两条元件一个元件由两条元件边和端接线组成。元边和端接线组成。元件边放
28、在槽内，能切件边放在槽内，能切割磁力线产生感应电割磁力线产生感应电势，叫有效边，端接势，叫有效边，端接线放在槽外，通过接线放在槽外，通过接入换向片，使所有线入换向片，使所有线圈形成一个闭合回路。圈形成一个闭合回路。为了便于嵌线，元件为了便于嵌线，元件的一个边放在一个槽的一个边放在一个槽的上层（称上层边），的上层（称上层边），这个元件的另一边放这个元件的另一边放在另一槽的下层（称在另一槽的下层（称下层边）下层边）电枢绕组的基本术语及关系电枢绕组的基本术语及关系 元件的上下边元件的上下边 实槽、虚槽实槽、虚槽 元件数、换向片及虚槽元件数、换向片及虚槽 极距极距 绕组节距绕组节距 第一节距第一节距
29、合成节距合成节距换向器节距换向器节距 第二节距第二节距 电机拖动及控制电机拖动及控制 392022-12-1523上边下边QnZ电枢绕组的基本术语及关系电枢绕组的基本术语及关系 元件的上下边元件的上下边 实槽、虚槽实槽、虚槽 元件数、换向片及虚槽元件数、换向片及虚槽 极距极距 绕组节距绕组节距 第一节距第一节距 合成节距合成节距换向器节距换向器节距 第二节距第二节距 电机电枢上实电机电枢上实际开出的槽叫际开出的槽叫实 槽。所 谓实 槽。所 谓“虚槽虚槽”，即，即单元槽，一个单元槽，一个实槽内有个实槽内有个n虚槽，每一虚虚槽，每一虚槽都有上下两槽都有上下两层边。若电枢层边。若电枢开的实槽数为开的
30、实槽数为Q，则总的虚则总的虚槽数为槽数为Z，电机拖动及控制电机拖动及控制 402022-12-15电枢绕组的基本术语及关系电枢绕组的基本术语及关系 元件的上下边元件的上下边 实槽、虚槽实槽、虚槽 元件数、换向片及虚槽元件数、换向片及虚槽 极距极距 绕组节距绕组节距 第一节距第一节距 合成节距合成节距换向器节距换向器节距 第二节距第二节距 每一元件有两个边，而每一每一元件有两个边，而每一个换向片接两个元件边，又个换向片接两个元件边，又因为每一虚槽有两个边，所因为每一虚槽有两个边，所以一般来说，绕组的元件数以一般来说，绕组的元件数S，换向片数换向片数K与虚槽数与虚槽数Z相相等。等。电机拖动及控制电
31、机拖动及控制 412022-12-15SNy2yNSy1pDa2pZ2电枢绕组的基本术语及关系电枢绕组的基本术语及关系 元件的上下边元件的上下边 实槽、虚槽实槽、虚槽 元件数、换向片及虚槽元件数、换向片及虚槽 极距极距 绕组节距绕组节距 第一节距第一节距 合成节距合成节距换向器节距换向器节距 第二节距第二节距 极距就是一个极距就是一个磁极沿电枢表面磁极沿电枢表面所占距离，用长所占距离，用长度表示为度表示为：电机拖动及控制电机拖动及控制 422022-12-15电枢绕组的基本术语及关系电枢绕组的基本术语及关系 元件的上下边元件的上下边 实槽、虚槽实槽、虚槽 元件数、换向片及虚槽元件数、换向片及虚
32、槽 极距极距 绕组节距绕组节距 第一节距第一节距 合成节距合成节距换向器节距换向器节距 第二节距第二节距 15 17 81514NSNNSS132Y1YYkYkY2YY1Y2绕组节距是反应元绕组节距是反应元件边的位置关系的件边的位置关系的一组专用术语，是一组专用术语，是制作绕组的基本依制作绕组的基本依据据 电机拖动及控制电机拖动及控制 432022-12-15元件的上下边元件的上下边 实槽、虚槽实槽、虚槽 元件数、换向片及虚槽元件数、换向片及虚槽 极距极距 绕组节距绕组节距 第一节距第一节距 合成节距合成节距换向器节距换向器节距 第二节距第二节距 15 17 81514NSNNSS132Y1Y
33、YkYkY2YY1Y2同一个元件的两个同一个元件的两个有效边之间的距离有效边之间的距离称为第一节距称为第一节距 整数pQY21电枢绕组的基本术语及关系电枢绕组的基本术语及关系 电机拖动及控制电机拖动及控制 442022-12-1515 17 81514NSNNSS132Y1YYkYkY2YY1Y2相串联的两个元件的对应相串联的两个元件的对应边之间的节距称为合成节边之间的节距称为合成节距。它表示每串联一个元距。它表示每串联一个元件后，绕组在电枢表面前件后，绕组在电枢表面前进或后退了多少个虚槽，进或后退了多少个虚槽，是反映不同形式绕组的一是反映不同形式绕组的一个重要标志。个重要标志。元件的上下边元
34、件的上下边 实槽、虚槽实槽、虚槽 元件数、换向片及虚槽元件数、换向片及虚槽 极距极距 绕组节距绕组节距 第一节距第一节距 合成节距合成节距换向器节距换向器节距 第二节距第二节距 电枢绕组的基本术语及关系电枢绕组的基本术语及关系 电机拖动及控制电机拖动及控制 452022-12-1515 17 81514NSNNSS132Y1YYkYkY2YY1Y2一个元件的两个出线一个元件的两个出线端所连接的换向片之端所连接的换向片之间的节距称为换向器间的节距称为换向器节距。节距。元件的上下边元件的上下边 实槽、虚槽实槽、虚槽 元件数、换向片及虚槽元件数、换向片及虚槽 极距极距 绕组节距绕组节距 第一节距第一
35、节距 合成节距合成节距换向器节距换向器节距 第二节距第二节距 电枢绕组的基本术语及关系电枢绕组的基本术语及关系 电机拖动及控制电机拖动及控制 462022-12-1515 17 81514NSNNSS132Y1YYkYkY2YY1Y2它表示相串联的两它表示相串联的两个元件中，第一个个元件中，第一个元件的下层边与第元件的下层边与第二个元件的上层边二个元件的上层边之间的距离。之间的距离。元件的上下边元件的上下边 实槽、虚槽实槽、虚槽 元件数、换向片及虚槽元件数、换向片及虚槽 极距极距 绕组节距绕组节距 第一节距第一节距 合成节距合成节距换向器节距换向器节距 第二节距第二节距 电枢绕组的基本术语及关
36、系电枢绕组的基本术语及关系 电机拖动及控制电机拖动及控制 472022-12-15 单迭绕组单迭绕组 单迭绕组的基本特点是绕组元件嵌入电枢槽内后，同单迭绕组的基本特点是绕组元件嵌入电枢槽内后，同一元件的首尾端焊接相邻的两个换向片上，相邻的两个元一元件的首尾端焊接相邻的两个换向片上，相邻的两个元件的首尾相连，往复绕制，按此规律，将所有的元件通过件的首尾相连，往复绕制，按此规律，将所有的元件通过换向片构成闭合回路换向片构成闭合回路。YY2Y1NNSSNSY1Y2YYH 电机拖动及控制电机拖动及控制 482022-12-15单迭节距计算：已知一台直流电机接成单迭绕组，单迭节距计算：已知一台直流电机接
37、成单迭绕组，Z=K=S=16，2p=4 YY2Y1NNSSNSY1Y2YYH441621pZY1YYK31412YYY 电机拖动及控制电机拖动及控制 492022-12-15单迭绕组的连接顺序图单迭绕组的连接顺序图 1234 5789 10 11 12 13151411665678921 11 01 41 31 51 61 1234上元件边下元件边闭合YY2Y1NNSSNSY1Y2YYH 电机拖动及控制电机拖动及控制 502022-12-15单迭绕组的展开图单迭绕组的展开图 15 16 135678912 131410421111109876543211615141312NSNS 所谓所谓“展
38、开图展开图”，就是假想从电枢的某一槽沿轴向切，就是假想从电枢的某一槽沿轴向切开并展开成平面，所得到的绕组的连接图形，如图开并展开成平面，所得到的绕组的连接图形，如图1-13所所示。其绘制步骤：示。其绘制步骤：电机拖动及控制电机拖动及控制 512022-12-1515 16 135678912 131410421111109876543211615141312NSNS（1）画）画16根平行竖实线代表根平行竖实线代表16槽的上层，槽的上层，16根虚线表示根虚线表示对应的对应的16个槽的下层，并顺序标号。个槽的下层，并顺序标号。单迭绕组的展开图单迭绕组的展开图 电机拖动及控制电机拖动及控制 5220
39、22-12-1515 16 135678912 131410421111109876543211615141312NSNS（2）按第一节距）按第一节距Y1 连接元件，例如将连接元件，例如将1号元件的上边放号元件的上边放入入1号槽的上层，则下边放入号槽的上层，则下边放入5号槽的下层（号槽的下层（1+Y1=1+4=5），），上下边分别接入上下边分别接入1、2号换向片。顺序连接号换向片。顺序连接2、3、4、16号元件即可，整个图形是一个通过换向片连成号元件即可，整个图形是一个通过换向片连成的闭合回路的闭合回路 单迭绕组的展开图单迭绕组的展开图 电机拖动及控制电机拖动及控制 532022-12-151
40、5 16 135678912 131410421111109876543211615141312NSNS（3）画出电刷，并标出电源极性。电刷的间隔与磁极的极）画出电刷，并标出电源极性。电刷的间隔与磁极的极矩是相同的，极性是交替的，电刷的对数与极对数一致。矩是相同的，极性是交替的，电刷的对数与极对数一致。单迭绕组的展开图单迭绕组的展开图 电机拖动及控制电机拖动及控制 542022-12-1515 16 135678912 131410421111109876543211615141312NSNS（4）各电刷所对应槽号为起点，均匀画出对应的磁极。各电刷所对应槽号为起点，均匀画出对应的磁极。单迭绕组
41、的展开图单迭绕组的展开图 电机拖动及控制电机拖动及控制 552022-12-15单迭绕组的支路图单迭绕组的支路图 支路图是用来分析绕组电气特征的重要图形。其连接的方式支路图是用来分析绕组电气特征的重要图形。其连接的方式是省去换向片，将顺序图接上对应元件上接入相应的电刷，形成是省去换向片，将顺序图接上对应元件上接入相应的电刷，形成由各绕组元件组成的闭合回路（在此图中元件用简易符号表示）由各绕组元件组成的闭合回路（在此图中元件用简易符号表示）将正负电刷分别置于两则即成。将正负电刷分别置于两则即成。15913166101412345678910111213141516+-电机拖动及控制电机拖动及控制
42、 562022-12-15单波绕组单波绕组 一个元件的尾端与下一个同极一个元件的尾端与下一个同极性磁极下对应位置元件的首端共同性磁极下对应位置元件的首端共同焊接于一个换向片上，相串联的两焊接于一个换向片上，相串联的两个元件象波浪式的推进，其换向器个元件象波浪式的推进，其换向器节距接近一倍极距的宽度，但不能节距接近一倍极距的宽度，但不能相等。单波绕组沿电枢表面绕行一相等。单波绕组沿电枢表面绕行一周时，串联了周时，串联了p个元件，第个元件，第p个元件个元件绕完后恰好回到起始元件所连换向绕完后恰好回到起始元件所连换向片相邻的左边或右边的换向片上。片相邻的左边或右边的换向片上。yHNSNy1y2S 电
43、机拖动及控制电机拖动及控制 572022-12-15单波节距计算单波节距计算 yHNSNy1y2S第一节距第一节距 34341521pZY合成节距与换向节距合成节距与换向节距 721151pKYYK第二节距第二节距 43712YYY 电机拖动及控制电机拖动及控制 582022-12-15单波展开图与顺序图单波展开图与顺序图 1368151524 579 10111213141 215346 78 910 11121314NSN534 5 6S1815721131451211461039521 411 01 987632151 41 31 上层元件边下层元件边闭合 电机拖动及控制电机拖动及控制
44、592022-12-15单波绕组支路图单波绕组支路图 1A2A2B1B1121135879101315146121254115894所有所有N极下的元件串成一个支路，而在极下的元件串成一个支路，而在S极下的元件串极下的元件串成了另一个支路。成了另一个支路。电机拖动及控制电机拖动及控制 602022-12-151A2A2B1B1121135879101315146121254115894（1）无论极数的多少，单波绕组只有一对支路。即）无论极数的多少，单波绕组只有一对支路。即 a=1单波绕组支路图单波绕组支路图 电机拖动及控制电机拖动及控制 612022-12-151A2A2B1B11211358
45、79101315146121254115894（2）电枢电流等于两条支路电流之和。电枢电动势等）电枢电流等于两条支路电流之和。电枢电动势等于支路电动势（一条支路各元件电动势和总和）。于支路电动势（一条支路各元件电动势和总和）。单波绕组支路图单波绕组支路图 电机拖动及控制电机拖动及控制 622022-12-151A2A2B1B1121135879101315146121254115894（3）单波绕组支路数少，则相应每一支路串联的绕组）单波绕组支路数少，则相应每一支路串联的绕组元件就较多，故这种绕法适用于制作高压小电流电机。元件就较多，故这种绕法适用于制作高压小电流电机。返回目录返回目录单波绕组
46、支路图单波绕组支路图 电机拖动及控制电机拖动及控制 632022-12-15 直流电机的磁场是产生感应电势和是电磁转矩不可缺少的直流电机的磁场是产生感应电势和是电磁转矩不可缺少的条件。直流电机的运行性能在很大程度上取决于磁场特性。直条件。直流电机的运行性能在很大程度上取决于磁场特性。直流电机除了主磁场外，若电机带有负载，电枢绕组中有电流流流电机除了主磁场外，若电机带有负载，电枢绕组中有电流流过，就将产生电枢反应磁场。这两个磁场在气隙中互相影响、过，就将产生电枢反应磁场。这两个磁场在气隙中互相影响、叠加，合成了气隙磁场。本节主要是讨论主磁场的特点及电枢叠加，合成了气隙磁场。本节主要是讨论主磁场的
47、特点及电枢反应磁场对电机的影响。反应磁场对电机的影响。1.3 1.3 直流电机的磁场直流电机的磁场 电机拖动及控制电机拖动及控制 642022-12-15 直流电机的空载磁场直流电机的空载磁场 直流电机空载运行时，气隙中的磁场由主磁极形成，故称这直流电机空载运行时，气隙中的磁场由主磁极形成，故称这种运行状态下的气隙磁场为主磁场。种运行状态下的气隙磁场为主磁场。SSSSSSSS 电机拖动及控制电机拖动及控制 652022-12-15主磁通密度的分布主磁通密度的分布 B 气隙中的磁通密气隙中的磁通密度的分布如图所示，度的分布如图所示，由于极靴下的气隙小由于极靴下的气隙小而均匀，所以在其下而均匀，所
48、以在其下的磁密分布较均匀，的磁密分布较均匀，形成形成“平顶平顶”状，而状，而在极尖处，气隙迅速在极尖处，气隙迅速增大，所以在此外的增大，所以在此外的磁密也迅速减小，这磁密也迅速减小，这就是常称的就是常称的“帽形波帽形波”分布。分布。电机拖动及控制电机拖动及控制 662022-12-15负载时的电枢磁场负载时的电枢磁场 几何中性线O-XXaxFaxBx2A电枢磁场电枢磁场 电枢磁场的分布电枢磁场的分布 电机拖动及控制电机拖动及控制 672022-12-15电枢反应电枢反应 物理 中性线发电机电动机几何中性线2S1S3S4SabxBaxBoxB电动机n发电机nNS合成磁场合成磁场 合成磁密分布合成
49、磁密分布 电机拖动及控制电机拖动及控制 682022-12-15物理 中性线发电机电动机几何中性线电枢反应电枢反应 合成磁场合成磁场 有负载时电枢磁场对主有负载时电枢磁场对主磁场的影响称为电枢反磁场的影响称为电枢反应。电刷在几何中心线应。电刷在几何中心线处时，电枢磁场与主磁处时，电枢磁场与主磁场垂直，此时的电枢反场垂直，此时的电枢反应称交轴电枢反应。应称交轴电枢反应。利用迭加原理，将空载利用迭加原理，将空载时的主磁通密度时的主磁通密度BOX与负与负载时电枢磁通密度逐点载时电枢磁通密度逐点相加，就得到负载时气相加，就得到负载时气隙中的合成磁通密度隙中的合成磁通密度BX分布曲线分布曲线。电机拖动及
50、控制电机拖动及控制 692022-12-15电枢反应电枢反应 物理 中性线发电机电动机几何中性线合成磁场合成磁场 交轴电枢反应的性质有以交轴电枢反应的性质有以下两点：下两点：（1）气隙合成磁场发）气隙合成磁场发生了畸变。在每一磁极下，生了畸变。在每一磁极下，主极磁场的一半被削弱，主极磁场的一半被削弱，而另一半被加强，此时的而另一半被加强，此时的物理中心线偏离了几何中物理中心线偏离了几何中心线。当运行于发电状态心线。当运行于发电状态时，其物理中心线顺转动时，其物理中心线顺转动方向偏离几何中心线一个方向偏离几何中心线一个角度；当运行于电动状态角度；当运行于电动状态时，其物理中心线逆转动时，其物理中
