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1、第7章 直流电机的磁路和电枢绕组第1页，共53页，编辑于2022年，星期二7-2直流电机的磁路和磁化特性直流电机的磁路和磁化特性一、空载时磁场分布一、空载时磁场分布 电机中磁场的分布是对称的，由励磁动势所建立电机中磁场的分布是对称的，由励磁动势所建立的主极磁通分两部分：主磁通的主极磁通分两部分：主磁通0和漏磁通和漏磁通。00图图1直流电机空载时的磁场分布直流电机空载时的磁场分布第2页，共53页，编辑于2022年，星期二磁通和磁路磁通和磁路磁路从磁路从气隙气隙1出发经出发经电枢齿电枢齿电枢轭电枢轭电枢齿电枢齿2气隙气隙2主磁极主磁极2定子轭定子轭主磁极主磁极1，最后又回到，最后又回到气气隙隙1。
2、第3页，共53页，编辑于2022年，星期二磁通和磁路磁通和磁路主磁通、主磁路：由主磁通、主磁路：由N N极出发，极出发，经气隙进入电枢齿部，经电枢经气隙进入电枢齿部，经电枢铁心的磁轭到另外的电枢齿，铁心的磁轭到另外的电枢齿，通过气隙进入通过气隙进入S S极，再经定子极，再经定子轭回到原来轭回到原来N N极。极。主磁通交链励磁绕主磁通交链励磁绕组和电枢绕组，组和电枢绕组，在在电枢绕组中感应电电枢绕组中感应电势，产生电磁转矩。势，产生电磁转矩。漏磁通、漏磁路：不进入电枢铁漏磁通、漏磁路：不进入电枢铁心，直接经过相邻的磁极或定子心，直接经过相邻的磁极或定子轭。轭。影响饱和程影响饱和程度度第4页，共5
3、3页，编辑于2022年，星期二主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通主磁通主磁通0和漏磁通和漏磁通由同一磁动势建立；由同一磁动势建立；0所走的路径气隙小，磁阻小；所走的路径气隙小，磁阻小；漏磁通所走的路径气隙大，磁阻大；漏磁通所走的路径气隙大，磁阻大；漏磁系数：漏磁系数：第5页，共53页，编辑于2022年，星期二磁路计算磁路计算磁路计算的目的：磁路计算的目的：对于每极主磁通对于每极主磁通对于每极主磁通对于每极主磁通0，求出每对主极所需的磁动，求出每对主极所需的磁动，求出每对主极所需的磁动，求出每对主极所需的磁动势势势势F。通常选取经过主磁极中心线底下的气隙和电枢齿通常选取经过主磁极中心线底下的气隙和电枢
4、齿通常选取经过主磁极中心线底下的气隙和电枢齿通常选取经过主磁极中心线底下的气隙和电枢齿所构成的一条闭合回路计算。所构成的一条闭合回路计算。所构成的一条闭合回路计算。所构成的一条闭合回路计算。整个闭合磁路分为整个闭合磁路分为5段：段：两个气隙、两个电枢齿、一两个气隙、两个电枢齿、一段电枢轭、两个主极铁心和一个定子轭。段电枢轭、两个主极铁心和一个定子轭。第6页，共53页，编辑于2022年，星期二磁路计算磁路计算磁路计算的步骤：磁路计算的步骤：1、先求经过某一段的磁通；、先求经过某一段的磁通；2、根据该段的有效截面积、根据该段的有效截面积SX计算该段的磁密计算该段的磁密BX；3、由、由BX在磁化曲线
5、上查在磁化曲线上查HX；4、确定各段、确定各段磁路计算长度磁路计算长度LX；5、计算各段磁路磁压降、计算各段磁路磁压降HXLX；6 6、相加各段磁路磁压降得出一对磁极所需的总、相加各段磁路磁压降得出一对磁极所需的总磁动势：磁动势：。第7页，共53页，编辑于2022年，星期二气隙磁场气隙磁场B BbddatN在主极直轴附近的气隙较小，并在主极直轴附近的气隙较小，并且气隙均匀，磁阻小，即此位置且气隙均匀，磁阻小，即此位置的主磁场较强，在此位置以外，的主磁场较强，在此位置以外，气隙逐渐增大，主磁场也逐渐减气隙逐渐增大，主磁场也逐渐减弱，到两极之间的几何中线处时，弱，到两极之间的几何中线处时，磁密等于
6、磁密等于0。主磁场磁密的分布主磁场磁密的分布在一个磁极的范围内，励磁在一个磁极的范围内，励磁磁势大小一样，磁势大小一样，B大小完全与气大小完全与气隙长度成反比。隙长度成反比。第8页，共53页，编辑于2022年，星期二空载磁化曲线空载磁化曲线磁化曲线：磁化曲线：表示空载主磁通表示空载主磁通0与主极励磁磁动势与主极励磁磁动势Ff之间的关系曲线，之间的关系曲线，0f（Ff）。通过实验或计算）。通过实验或计算得到。得到。0Ff直线，不饱直线，不饱和部分和部分膝点膝点饱和部分饱和部分FF0(膝点处约膝点处约1.11.35)k为为磁路的磁路的饱饱和系和系数，数，电电机一般运行在膝机一般运行在膝点点处处。图
7、图2磁化特性曲磁化特性曲线线第9页，共53页，编辑于2022年，星期二7-3电枢绕组的一般知识电枢绕组的一般知识一、直流电机叠绕组的连接规律一、直流电机叠绕组的连接规律 电枢绕组是由若干结构形状相同的元件按一定规律电枢绕组是由若干结构形状相同的元件按一定规律联结成电路的闭合通路。联结成电路的闭合通路。最后形成一个闭合通路。最后形成一个闭合通路。电流电流 沿换向片沿换向片导体导体端接线端接线导体导体相邻换向片相邻换向片下个线圈下个线圈单匝叠绕组元件单匝叠绕组元件 1 2L第10页，共53页，编辑于2022年，星期二一、直流电机叠绕组的连接规律一、直流电机叠绕组的连接规律一个绕组元件两端分别与两片
8、换向片连接以便一个绕组元件两端分别与两片换向片连接以便与下一个元件相连。与下一个元件相连。1 2 3 45注意注意：绕组的各个元件之间通绕组的各个元件之间通过换向片互联，过换向片互联，一个换向片与一个换向片与两个线圈边连接。故整个电枢两个线圈边连接。故整个电枢绕组的元件数绕组的元件数S和换向片数和换向片数K相相等，即等，即S=K。一个元件边只有一根导体称一个元件边只有一根导体称单匝单匝绕组，有多根导体绕组，有多根导体称称多匝多匝线圈。线圈。第11页，共53页，编辑于2022年，星期二一、直流电机叠绕组的连接规律一、直流电机叠绕组的连接规律 为了便于工艺制造，每个元件的一个元件边为了便于工艺制造
9、，每个元件的一个元件边嵌放在某一槽内的上层（上层元件边），另一元嵌放在某一槽内的上层（上层元件边），另一元件边放在另件边放在另一槽的下层（下元件边）。一槽的下层（下元件边）。同一槽放了两个不同元件的有效边，因此电枢的槽数同一槽放了两个不同元件的有效边，因此电枢的槽数Q也等于元件数也等于元件数S。c a ac第12页，共53页，编辑于2022年，星期二二、实槽与虚槽二、实槽与虚槽在实际的电机中，常在每个槽的上、下层各在实际的电机中，常在每个槽的上、下层各嵌放多个元件边，嵌放多个元件边，电枢铁心周围表面有时不能冲电枢铁心周围表面有时不能冲太多的槽，因此引入虚槽的概念，即同一槽内每太多的槽，因此引入
10、虚槽的概念，即同一槽内每个上、下元件边所占的槽的位置为一个虚槽。个上、下元件边所占的槽的位置为一个虚槽。而虚槽数等于元件数，也等于换向片数，即：而虚槽数等于元件数，也等于换向片数，即：Qu=S=K 若一个实槽包含若一个实槽包含u个虚槽，则虚槽数个虚槽，则虚槽数Qu与实槽数与实槽数Q有关系：有关系：Qu=uQ。第13页，共53页，编辑于2022年，星期二三、绕组节距三、绕组节距1、第一节距、第一节距y1：指同一元件两个边之间的距离，用指同一元件两个边之间的距离，用虚槽数来计算，为使元件感应最大电动势，要使虚槽数来计算，为使元件感应最大电动势，要使y1等于一个极距。等于一个极距。=Qu/2Py y
11、1 1y1必须是一整数，因此必须是一整数，因此y y1 1=Qu/2P。y1Qu/2P时称短距元件，时称短距元件，短距元件端接线短距元件端接线短，省铜，有利换向，因此短，省铜，有利换向，因此通常取短距。通常取短距。第14页，共53页，编辑于2022年，星期二三、绕组节距三、绕组节距2、第二节距、第二节距y2：指指同一换向片所串联的两个元件中，同一换向片所串联的两个元件中，前一元件的下元件边与后一元件的上元件边之间的前一元件的下元件边与后一元件的上元件边之间的距离，也用虚槽数表示距离，也用虚槽数表示。y y2 2 若节距若节距y2等于等于y1，不能使绕组，不能使绕组在电枢中合理分布。在电枢中合理
12、分布。思考：思考：y2是否能等于是否能等于y1？第15页，共53页，编辑于2022年，星期二三、绕组节距三、绕组节距3、合成节距、合成节距y：指指在相邻联接的两个元件在相邻联接的两个元件的对应边之间在电枢表面上用虚槽数表示的的对应边之间在电枢表面上用虚槽数表示的距离距离。合成节距合成节距y总与换向片节距总与换向片节距yk相等。相等。叠绕组叠绕组和波绕组波绕组:y=y1+y2y y4、换向片节距、换向片节距yk：指指每一元件的两端所联每一元件的两端所联接的两换向片之间的距离，以换向片数表接的两换向片之间的距离，以换向片数表示示。yk第16页，共53页，编辑于2022年，星期二1、电枢绕组与换向片
13、、电枢绕组与换向片四、叠绕组的联结示意图四、叠绕组的联结示意图结论：结论：通过换向片，通过换向片，6 6个元件依次串联构成一个闭合回路。个元件依次串联构成一个闭合回路。第17页，共53页，编辑于2022年，星期二四、叠绕组的联结示意图四、叠绕组的联结示意图2、电枢绕组与电刷连接、电枢绕组与电刷连接位于对称位置的电刷将闭合的位于对称位置的电刷将闭合的6 6个线圈分成两条并联支路。个线圈分成两条并联支路。两个电刷位于换向器内圆对称位置两个电刷位于换向器内圆对称位置(实际放置在外圆上实际放置在外圆上)。第18页，共53页，编辑于2022年，星期二 单叠绕组、单波绕组、单叠绕组、单波绕组、复波绕组、复
14、叠绕组、混复波绕组、复叠绕组、混合绕组等。合绕组等。五、电枢绕组的联结方法五、电枢绕组的联结方法 绕组联结方法主要表述绕组联结规律的节距、绕组绕组联结方法主要表述绕组联结规律的节距、绕组展开图、元件联结图、并联支路图。展开图、元件联结图、并联支路图。第19页，共53页，编辑于2022年，星期二7-4单叠绕组单叠绕组主要内容：主要内容：绕组联结规律及节距绕组联结规律及节距绕组展开图绕组展开图元件联结图元件联结图并联支路图并联支路图第20页，共53页，编辑于2022年，星期二单叠绕组的联结规律及节距单叠绕组的联结规律及节距叠：叠：两个相临联接的元件，后一元两个相临联接的元件，后一元件的端部紧叠在前
15、一元件的端部。件的端部紧叠在前一元件的端部。单：单：首末端相联的两换向片相隔一个首末端相联的两换向片相隔一个换向片的宽度。换向片的宽度。特点：特点：槽数槽数Qu、元件数、元件数S和换向片数和换向片数K三者相同。三者相同。y=yk=1 取正号则绕行换向片一周后，比出发时的换向片前进取正号则绕行换向片一周后，比出发时的换向片前进一片，称为右行绕组；取负号则后退一片，称为左行绕组。一片，称为右行绕组；取负号则后退一片，称为左行绕组。一般采用一般采用右行绕组右行绕组。第21页，共53页，编辑于2022年，星期二单叠绕组分析实例单叠绕组分析实例节距计算：节距计算：yyk1计算节距计算节距y、y1和和y2
16、画绕组展开图画绕组展开图安放电刷和磁极安放电刷和磁极实例：实例：2p4，QuSK16第22页，共53页，编辑于2022年，星期二1单叠绕组展开图单叠绕组展开图1.槽展开2.绕组放置3.安放磁极电刷123456789101112131416152345678910111213141615NSNS+第23页，共53页，编辑于2022年，星期二绕组放置绕组放置 元件元件元件元件1 1：上元件边在上元件边在上元件边在上元件边在1 1槽上层，下元件边放在相距槽上层，下元件边放在相距槽上层，下元件边放在相距槽上层，下元件边放在相距y y1 1=4=4即即即即5 5槽下层。槽下层。槽下层。槽下层。元件元件元
17、件元件2 2：上元件边在上元件边在2槽上层，下元件边放在相距槽上层，下元件边放在相距y1 1=4即即6槽下层。槽下层。以此类推放置其他元件。以此类推放置其他元件。以此类推放置其他元件。以此类推放置其他元件。虚槽中的上层元件边用实线表示，下层元件边虚槽中的上层元件边用实线表示，下层元件边用虚线表示，元件边上下的斜线表示端接。用虚线表示，元件边上下的斜线表示端接。第24页，共53页，编辑于2022年，星期二主极轴线及几何中性线主极轴线及几何中性线主极轴线：主磁极中心线主极轴线：主磁极中心线几何中性线：磁极之间的平分线，此处几何中性线：磁极之间的平分线，此处空载时的磁通密度空载时的磁通密度为零。为零
18、。NS12主极轴线主极轴线NSSNA1A2B1B2主极轴线主极轴线几何中性线几何中性线第25页，共53页，编辑于2022年，星期二某一瞬间某一瞬间磁极、电刷放置磁极、电刷放置 磁极：磁极：磁极：磁极：磁极宽度约磁极宽度约磁极宽度约磁极宽度约0.70.7，均匀分布，均匀分布，均匀分布，均匀分布，N N、S S极交替安排。极交替安排。极交替安排。极交替安排。电刷：电刷：电刷：电刷：为了在正负电刷间获得最大直流电势以及产生为了在正负电刷间获得最大直流电势以及产生为了在正负电刷间获得最大直流电势以及产生为了在正负电刷间获得最大直流电势以及产生最大的电磁转矩，电刷放在被电刷短路的元件电势最大的电磁转矩，
19、电刷放在被电刷短路的元件电势最大的电磁转矩，电刷放在被电刷短路的元件电势最大的电磁转矩，电刷放在被电刷短路的元件电势为零的位置。为零的位置。为零的位置。为零的位置。在磁极的几何中性线上的元件电势为零，在同在磁极的几何中性线上的元件电势为零，在同一极性主极下的元件边电势具有相同的方向。一极性主极下的元件边电势具有相同的方向。电刷放置：电刷放置：电刷放置在使电刷的中心线与主极轴线对准电刷放置在使电刷的中心线与主极轴线对准电刷放置在使电刷的中心线与主极轴线对准电刷放置在使电刷的中心线与主极轴线对准的换向片上。的换向片上。的换向片上。的换向片上。第26页，共53页，编辑于2022年，星期二单叠绕组元件
20、联结图单叠绕组元件联结图 绕电枢一周，所有元件互相串联构成一闭合回路。绕电枢一周，所有元件互相串联构成一闭合回路。567891011 121314151612341 2 3 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1y2yy1 两元件之间的虚线，表示通过换向器上的同一片两元件之间的虚线，表示通过换向器上的同一片换向片把两元件串联起来。换向片把两元件串联起来。元件、上元件边及其所在的虚槽，与其联结的换元件、上元件边及其所在的虚槽，与其联结的换向片都具有相同的号码，下元件边用它所在的虚槽的向片都具有相同的号码，下元件边用它所在的虚槽的号码上标加一撇表示。号码上标加一撇表示。
21、第27页，共53页，编辑于2022年，星期二单叠绕组单叠绕组某一瞬间某一瞬间并联支路图并联支路图 每个极下的元件组成一条支路，即单叠绕组的每个极下的元件组成一条支路，即单叠绕组的并联支路数正好等于电机的极数。并联支路数正好等于电机的极数。23478610111214161551391A1A2B1B212109561314第28页，共53页，编辑于2022年，星期二单叠绕组的特点单叠绕组的特点 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。并联支路数等于磁极数，并联支路数等于磁极数，
22、2a=2=2p；整个电枢绕组的闭合回路中，感应电动势的总和整个电枢绕组的闭合回路中，感应电动势的总和为零，绕组内部无环流；为零，绕组内部无环流；每条支路由不相同的电刷引出，电刷不能少，每条支路由不相同的电刷引出，电刷不能少，每条支路由不相同的电刷引出，电刷不能少，每条支路由不相同的电刷引出，电刷不能少，电刷电刷电刷电刷数等于磁极数数等于磁极数数等于磁极数数等于磁极数;正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势，电枢正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势，电枢正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势，电枢正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势，电枢电压等于支路电压电压等于支路电压电压等于支路电
23、压电压等于支路电压;由正负电刷引出的电枢电流由正负电刷引出的电枢电流I Ia a为各支路电流之和，为各支路电流之和，为各支路电流之和，为各支路电流之和，即即即即第29页，共53页，编辑于2022年，星期二思考题思考题？答：取掉答：取掉B1，A2，四条支路变为两条。，四条支路变为两条。1、直流电机电枢绕组取掉相邻一个或两个电刷，直流、直流电机电枢绕组取掉相邻一个或两个电刷，直流电机会怎样运行？电机会怎样运行？2、取掉相对（、取掉相对（B1，B2）电刷会怎样？）电刷会怎样？答：整个回路被答：整个回路被A1和和A2短接，电机不能工作。短接，电机不能工作。3、电枢绕组闭合回路是否有环流？、电枢绕组闭合
24、回路是否有环流？答：各支路电势数值相等，电枢绕组回路总电势为答：各支路电势数值相等，电枢绕组回路总电势为零。不出现环流。零。不出现环流。第30页，共53页，编辑于2022年，星期二思考题思考题？答：主极数越多，电枢电流越大，故选用答：主极数越多，电枢电流越大，故选用8磁极。磁极。4、大电流直流电机，选用、大电流直流电机，选用2磁极还是磁极还是8磁极？磁极？为了增大电枢电流为了增大电枢电流Ia，应增加并联支路数，即增加，应增加并联支路数，即增加主极数。但主极数受电机结构的限制，不能任意增加。主极数。但主极数受电机结构的限制，不能任意增加。可以采用复叠绕组，使支路数成倍增加。可以采用复叠绕组，使支
25、路数成倍增加。第31页，共53页，编辑于2022年，星期二7-5单波绕组单波绕组主要内容：主要内容：绕组联结规律及节距绕组联结规律及节距绕组展开图绕组展开图元件联结图元件联结图并联支路图并联支路图第32页，共53页，编辑于2022年，星期二 yk N S y1y2对照单叠绕组对照单叠绕组y=y1+y22yk=y 把相隔约一对把相隔约一对极距的同极性的极距的同极性的元件串联。元件串联。N S N S 11515y k左行绕组左行绕组单波绕组的联结规律及节距单波绕组的联结规律及节距第33页，共53页，编辑于2022年，星期二单波绕组的联结规律及节距单波绕组的联结规律及节距 首末端所接的两换向片相隔
26、首末端所接的两换向片相隔很远，两个元件紧相串联后形似很远，两个元件紧相串联后形似波浪。波浪。为了使紧相串联的元件所产生的电势同向相为了使紧相串联的元件所产生的电势同向相加，这两个元件边应处于相同磁极极性下，即加，这两个元件边应处于相同磁极极性下，即合成节距合成节距 。第34页，共53页，编辑于2022年，星期二单波绕组的联结规律及节距单波绕组的联结规律及节距沿电枢铁心一周后，必须回到原来起始换向片相邻沿电枢铁心一周后，必须回到原来起始换向片相邻的一换向片上，这样绕组才能继续往下绕。的一换向片上，这样绕组才能继续往下绕。因此，换向片节距因此，换向片节距yk 应满足应满足，即：即：。yk为一整数，
27、取正号时，绕组联结成右行绕组，取为一整数，取正号时，绕组联结成右行绕组，取负号时，可得左行绕组。一般取负号，负号时，可得左行绕组。一般取负号，这时端接稍短。这时端接稍短。第35页，共53页，编辑于2022年，星期二单波绕组分析实例单波绕组分析实例实例：实例：实例：实例：2 2p4 4，Q Qu=S SK K1515，试绕左行单波绕组。，试绕左行单波绕组。，试绕左行单波绕组。，试绕左行单波绕组。节距计算节距计算:计算节距计算节距y、y1和和y2画绕组展开图画绕组展开图安放电刷和磁极安放电刷和磁极第36页，共53页，编辑于2022年，星期二元件、磁极、电刷放置原则元件、磁极、电刷放置原则元件、换向
28、片的放置：元件、换向片的放置：1号元件上层边放号元件上层边放1号槽，下层边放号槽，下层边放4号槽；首末端所号槽；首末端所连的换向片相距连的换向片相距yk7；为了端部对称，首末端所连的两换向片之间的中心为了端部对称，首末端所连的两换向片之间的中心线与线与1号元件的轴线重合。号元件的轴线重合。1号元件上层边所连的换向号元件上层边所连的换向片定为片定为1号，依此依次联接。号，依此依次联接。磁极放置：磁极放置：N、S极磁极均匀交替的排列。极磁极均匀交替的排列。电刷的放置：电刷的放置：放在与主极轴线对准的换向片上。放在与主极轴线对准的换向片上。第37页，共53页，编辑于2022年，星期二单波绕组展开图单
29、波绕组展开图3345678911101213 1415214567891011 1213 14 1512NSSN第38页，共53页，编辑于2022年，星期二单波绕组元件联结图单波绕组元件联结图 从绕组展开图可以看出，从绕组展开图可以看出，全部全部15个元件串联而个元件串联而构成一个闭合回路的顺序是：构成一个闭合回路的顺序是：1815 714 6 13 5 124 11 310 291联结图如下：联结图如下：411310291 8157146135121 8 15 714 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1y2yy1第39页，共53页，编辑于2022年，星期二单波绕组单波绕组某一
30、瞬间某一瞬间并联支路图并联支路图单波绕组把单波绕组把相同极性相同极性下的全部元件串联起来组成一下的全部元件串联起来组成一条支路。由于磁极只有条支路。由于磁极只有N、S之分，所以单波绕组的支路之分，所以单波绕组的支路对数对数a与极对数多少无关，永远为与极对数多少无关，永远为1，即，即a1。234761011121415A1A2B1B2115895413912815第40页，共53页，编辑于2022年，星期二单波绕组的特点单波绕组的特点同极性下各元件串联起来组成一条支路，同极性下各元件串联起来组成一条支路，支支路对数路对数a1，与磁极对数，与磁极对数p无关。无关。当元件的几何尺寸对称时，电刷在换向
31、器表当元件的几何尺寸对称时，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线，支路电动势最面上的位置对准主磁极中心线，支路电动势最大。大。电刷组数应等于极数；电刷组数应等于极数；电枢电流电枢电流Ia2ia。第41页，共53页，编辑于2022年，星期二单叠绕组和单波绕组的区别单叠绕组和单波绕组的区别单叠绕组：先串联所有上元件边在同一极下的元件，单叠绕组：先串联所有上元件边在同一极下的元件，形成一条支形成一条支路。路。每增加一对主极就增加一对支路。每增加一对主极就增加一对支路。2a2p。叠绕组并联的支路数多，每条支路中串联元件数少，适用于叠绕组并联的支路数多，每条支路中串联元件数少，适用于较大电流、较低电
32、压较大电流、较低电压的电机。的电机。单波绕组：把全部上元件边在相同极性下的元件相连，形单波绕组：把全部上元件边在相同极性下的元件相连，形成一条支路。整个绕组只有一对支路，极数的增减与支路数成一条支路。整个绕组只有一对支路，极数的增减与支路数无关。无关。2a2。波绕组并联的支路数少，每条支路中串联元件数多，适用于波绕组并联的支路数少，每条支路中串联元件数多，适用于较高电压、较小电流较高电压、较小电流的电机。的电机。第42页，共53页，编辑于2022年，星期二直流电机绕组的归纳直流电机绕组的归纳 所有的直流电机的电枢绕组总是自成闭路。所有的直流电机的电枢绕组总是自成闭路。所有的直流电机的电枢绕组总
33、是自成闭路。所有的直流电机的电枢绕组总是自成闭路。电枢绕组的支路数（电枢绕组的支路数（电枢绕组的支路数（电枢绕组的支路数（2 2a a）永远是成对出现，这是由）永远是成对出现，这是由）永远是成对出现，这是由）永远是成对出现，这是由于磁极数于磁极数于磁极数于磁极数(2(2p)是一个偶数。是一个偶数。是一个偶数。是一个偶数。注：注：注：注：a支路对数支路对数支路对数支路对数p p极对数极对数 为了得到最大的直流电势，电刷总是与位于几何中性为了得到最大的直流电势，电刷总是与位于几何中性为了得到最大的直流电势，电刷总是与位于几何中性为了得到最大的直流电势，电刷总是与位于几何中性线上的导体相接触。线上的
34、导体相接触。线上的导体相接触。线上的导体相接触。第43页，共53页，编辑于2022年，星期二思考题思考题？答：答：不能，这样会使电刷下的平均电流密度增大，容不能，这样会使电刷下的平均电流密度增大，容易损坏电刷。易损坏电刷。1 1、既然一对正、负电刷可构成一对支路，单波绕组、既然一对正、负电刷可构成一对支路，单波绕组是否只需要一对正、负电刷？是否只需要一对正、负电刷？答：答：3个个。2 2、单波绕组、单波绕组 p=3=3，则一周有几个绕组串联？，则一周有几个绕组串联？第44页，共53页，编辑于2022年，星期二7-6其他型式电枢绕组简介其他型式电枢绕组简介 直流电机电枢绕组除单叠和单波绕组外，还
35、有复叠、直流电机电枢绕组除单叠和单波绕组外，还有复叠、复波和混合绕组（蛙型绕组），它们之间的区别主要是换复波和混合绕组（蛙型绕组），它们之间的区别主要是换向器节距不同。向器节距不同。复叠绕组的复叠绕组的ykm，m是大于是大于1的整数。它可以看成的整数。它可以看成m个单叠绕组通过电刷并联起来构成，它的并联支路对数个单叠绕组通过电刷并联起来构成，它的并联支路对数是单叠绕组的是单叠绕组的m倍，即倍，即a=mp。复波绕组的复波绕组的，它可以看成，它可以看成m个单波个单波绕组通过电刷并联起来构成，它的并联支路对数绕组通过电刷并联起来构成，它的并联支路对数a=m。第45页，共53页，编辑于2022年，星期
36、二7-6其他型式电枢绕组简介其他型式电枢绕组简介混合绕组是由一套叠绕组和一套波绕组按照一定规混合绕组是由一套叠绕组和一套波绕组按照一定规律在电枢槽中嵌放并联结到同一个换向器上构成，这时律在电枢槽中嵌放并联结到同一个换向器上构成，这时每个槽可以分为上下四层来放置两套绕组。每个槽可以分为上下四层来放置两套绕组。混合绕组的并联支路对数多，其突出优点为可以较好混合绕组的并联支路对数多，其突出优点为可以较好地解决大型直流电机的换向困难问题。地解决大型直流电机的换向困难问题。第46页，共53页，编辑于2022年，星期二例题例题所以采用复叠绕组。所以采用复叠绕组。复叠复叠:一台直流发电机，一台直流发电机，2
37、p=4，PN=10KW，UN=6V，若每一，若每一支路电流不超过支路电流不超过300A，则电枢绕组应采用何种绕法？，则电枢绕组应采用何种绕法？解：解：单叠单叠:第47页，共53页，编辑于2022年，星期二7-7直流电机电枢绕组的直流电机电枢绕组的感应电动势感应电动势单根导体的电动势：单根导体的电动势：有效导体数：有效导体数：绕组由绕组由2a个支路组成，个支路组成，每一支路串联的导体数为每一支路串联的导体数为 ，串联后组成一个支路的电动势，故电枢，串联后组成一个支路的电动势，故电枢绕组的感应电动势绕组的感应电动势Ea为：为：B Bavbx0v右手定则右手定则第48页，共53页，编辑于2022年，
38、星期二电枢绕组的感应电动势电枢绕组的感应电动势式中式中ei为支路中第为支路中第i根根导体中的感应电动势，则：导体中的感应电动势，则：一根一根导体的平均电动势为导体的平均电动势为式中式中Bav和和B分分别为别为每极平均磁密和最大磁密每极平均磁密和最大磁密，。线速度线速度 ，其中，其中n是电枢转速是电枢转速(r/min)，每极磁通每极磁通 。第49页，共53页，编辑于2022年，星期二电枢绕组的感应电动势电枢绕组的感应电动势代入式（代入式（7-1）得空载时平均感）得空载时平均感应电动势：应电动势：负载时感应电动势为：负载时感应电动势为：。式中式中的单位是韦伯的单位是韦伯(Wb)；Ce是常数，是常数
39、，。感感应电动势的单位是伏应电动势的单位是伏(V)。第50页，共53页，编辑于2022年，星期二7-8直流电机电枢绕组的直流电机电枢绕组的电磁转矩电磁转矩bBavbx0.niaT单根导体受的电磁力：单根导体受的电磁力：为导体所在处的磁密。为导体所在处的磁密。导体距轴心的径向距离为导体距轴心的径向距离为D/2，则产生的电磁转矩，则产生的电磁转矩为为，则电枢绕组的电磁转矩为，则电枢绕组的电磁转矩为。左手定则左手定则第51页，共53页，编辑于2022年，星期二电枢绕组的电磁转矩电枢绕组的电磁转矩式中式中ti为支路中第为支路中第i根根导体产生的电磁转矩，则：导体产生的电磁转矩，则：一根一根导体受的平均电磁转矩为导体受的平均电磁转矩为 。将将及及代入式（代入式（7-2）得：得：式中式中T的单位是的单位是Nm；Ct是常数，是常数，。第52页，共53页，编辑于2022年，星期二S7-5S7-6X7-5本章习题本章习题第53页，共53页，编辑于2022年，星期二