空载时气隙磁场空载时气隙磁场空载时气隙磁场空载时气隙磁场2.3 2.3 负载时负载时直流电机的气隙磁场NB B 负载时电枢磁场负载时电枢磁场负载时电枢磁场负载时电枢磁场（势）（势）（势）（势）l l略去下层边略去下层边略去下层边略去下层边l l抽去换向器抽去换向器抽去换向器抽去换向器l l 电刷位置电刷位置电刷位置电刷位置电枢反应电枢反应电枢反应电枢反应：电枢磁势的作用使得电机的气隙磁场与空载相比，分布情况和大小：电枢磁势的作用使得电机的气隙磁场与空载相比，分布情况和大小：电枢磁势的作用使得电机的气隙磁场与空载相比，分布情况和大小：电枢磁势的作用使得电机的气隙磁场与空载相比，分布情况和大小 都发生了变化，这种现象都发生了变化，这种现象都发生了变化，这种现象都发生了变化，这种现象称为电枢反应称为电枢反应称为电枢反应称为电枢反应2.3 2.3 负载时负载时直流电机的气隙磁场 负载时电枢磁场负载时电枢磁场负载时电枢磁场负载时电枢磁场（势）（势）（势）（势）l l略去下层边略去下层边略去下层边略去下层边l l抽去换向器抽去换向器抽去换向器抽去换向器l l 电刷位置电刷位置电刷位置电刷位置电枢反应: 电枢磁势使气隙磁场发生的变化 一、一、一、一、负载时电枢磁场负载时电枢磁场负载时电枢磁场负载时电枢磁场的分析与计算的分析与计算的分析与计算的分析与计算 ？电枢磁势的方向在空间固定不变？电枢磁势的方向在空间固定不变？电枢磁势的方向在空间固定不变？电枢磁势的方向在空间固定不变1 1 1 1、设电枢绕组在电枢表面均匀连续地分布、设电枢绕组在电枢表面均匀连续地分布、设电枢绕组在电枢表面均匀连续地分布、设电枢绕组在电枢表面均匀连续地分布总导体数总导体数总导体数总导体数N N N N电枢上的支路电流（导体中的电流）用电枢上的支路电流（导体中的电流）用电枢上的支路电流（导体中的电流）用电枢上的支路电流（导体中的电流）用i ia a表示表示表示表示电枢直径电枢直径电枢直径电枢直径D Da a电枢沿圆周上的每单位长度的平均安培导体数用电枢沿圆周上的每单位长度的平均安培导体数用电枢沿圆周上的每单位长度的平均安培导体数用电枢沿圆周上的每单位长度的平均安培导体数用A A A A表示表示表示表示则：则：则：则：（安培导体数安培导体数安培导体数安培导体数/cm/cm/cm/cm）A A为常数，称为线负荷为常数，称为线负荷为常数，称为线负荷为常数，称为线负荷第四章 直流电机的电枢反应 2 2 2 2、建系、建系、建系、建系2.3 2.3 负载时负载时直流电机的气隙磁场uu 取主磁极的中心线为原点，在距原点两边取主磁极的中心线为原点，在距原点两边取主磁极的中心线为原点，在距原点两边取主磁极的中心线为原点，在距原点两边x x处作一闭合回路，根据安培换路定律，处作一闭合回路，根据安培换路定律，处作一闭合回路，根据安培换路定律，处作一闭合回路，根据安培换路定律，作用在该闭合回路的电枢磁势为：作用在该闭合回路的电枢磁势为：作用在该闭合回路的电枢磁势为：作用在该闭合回路的电枢磁势为：uu 忽略铁心中的磁阻，回路中的磁势都消耗在两个气隙上，则在回路每个气隙所消耗的忽略铁心中的磁阻，回路中的磁势都消耗在两个气隙上，则在回路每个气隙所消耗的忽略铁心中的磁阻，回路中的磁势都消耗在两个气隙上，则在回路每个气隙所消耗的忽略铁心中的磁阻，回路中的磁势都消耗在两个气隙上，则在回路每个气隙所消耗的 磁势为：磁势为：磁势为：磁势为： 即：即：即：即： 但当但当但当但当， 尽管尽管尽管尽管F Faxax也增大，也增大，也增大，也增大， 仍然有仍然有仍然有仍然有B Baxax结论：结论：结论：结论： 电枢磁场电枢磁场电枢磁场电枢磁场B Baxax呈呈呈呈 马鞍形分布马鞍形分布马鞍形分布马鞍形分布F Faxax是三角波是三角波是三角波是三角波2.3 2.3 负载时负载时直流电机的气隙磁场 负载时的气隙磁场负载时的气隙磁场负载时的气隙磁场负载时的气隙磁场= = = =电枢磁场电枢磁场电枢磁场电枢磁场 + + + +空载磁场空载磁场空载磁场空载磁场N NS S二、二、二、二、负载时气隙磁场负载时气隙磁场负载时气隙磁场负载时气隙磁场的分析与计算的分析与计算的分析与计算的分析与计算1 1 1 1、设磁路未饱和，运用叠加定理：、设磁路未饱和，运用叠加定理：、设磁路未饱和，运用叠加定理：、设磁路未饱和，运用叠加定理：2.3 2.3 负载时负载时直流电机的气隙磁场为什么去磁为什么去磁为什么去磁为什么去磁大于增磁？大于增磁？大于增磁？大于增磁？磁路未饱和：磁路未饱和：磁路未饱和：磁路未饱和：2 2 2 2、磁路饱和、磁路饱和、磁路饱和、磁路饱和磁路饱和磁路饱和磁路饱和磁路饱和,(,(,(,(增加部分的磁通密度很大，增加部分的磁通密度很大，增加部分的磁通密度很大，增加部分的磁通密度很大，其饱和程度增加快其饱和程度增加快其饱和程度增加快其饱和程度增加快增磁部分为增磁部分为增磁部分为增磁部分为：而磁部分，饱和程度低而磁部分，饱和程度低而磁部分，饱和程度低而磁部分，饱和程度低B B (x)(x)接近接近接近接近B B0 0(x)- B(x)- Ba a(x)(x)增加的面积增加的面积增加的面积增加的面积 减少的面积，即：减少的面积，即：减少的面积，即：减少的面积，即：2.3 负载时直流电机的气隙磁场直流电机的气隙磁场电枢反应电枢反应: 1、磁场发生扭曲 2、物理中心线偏离几何中心线 3、对每极磁通的影响三、电枢反应的影响三、电枢反应的影响 不饱和：不饱和：=0电枢磁势使气隙磁场发生的变化电枢磁势使气隙磁场发生的变化 饱和：饱和：0即去磁即去磁 2.4 直流电机的基本物理量（感应电势、电磁转矩、电磁功率）是直流电机通过电磁感应作用实现机电能量转换的三个基本的物理量是直流电机通过电磁感应作用实现机电能量转换的三个基本的物理量1、电枢绕组中的感应电势、电枢绕组中的感应电势EaEa：等于一对正负电刷之等于一对正负电刷之间间 等于一条支路内所有串联导体电动势之和等于一条支路内所有串联导体电动势之和引出的直流电动势引出的直流电动势 等于一根导体在一个极距范围内切割磁力等于一根导体在一个极距范围内切割磁力线所生的平均电动势线所生的平均电动势e eavav乘上一条支路内的总乘上一条支路内的总导体数导体数N/2aN/2a2.4 电枢绕组中的感应电势为每极磁通为每极磁通Ce为电动势常数：为电动势常数：综上得：综上得：则：则：Ea正比正比.n当当不变，不变，Ea正比正比n当当n不变，不变，Ea正比正比而与而与B(x)的分布无关的分布无关2.4 2.4 直流电机的基本物理量直流电机的基本物理量（感应电势、电磁转矩、电磁功率）（感应电势、电磁转矩、电磁功率）2.4 电枢绕组中的感应电势2、电磁转矩、电磁转矩T:电枢上所有导体所产生的转矩之和电枢上所有导体所产生的转矩之和为转矩常数为转矩常数2.4 2.4 直流电机的基本物理量直流电机的基本物理量（感应电势、电磁转矩、电磁功率（感应电势、电磁转矩、电磁功率）3、电磁功率、电磁功率PM电动机电动机p从电源吸收电能从电源吸收电能p电枢在电磁转矩的作用下以机械角速度电枢在电磁转矩的作用下以机械角速度恒速恒速作业：作业：P37 2-6除去自身损耗除去自身损耗进入电枢的功率进入电枢的功率PM=EaIa旋转所作的机械功率旋转所作的机械功率 T.定义：定义：PM=EaIa=T2.4 2.4 直流电机的基本物理量直流电机的基本物理量（感应电势、电磁转矩、电磁功率）（感应电势、电磁转矩、电磁功率）Ea：反电势：反电势 Ia：电枢电流：电枢电流 Ea Ia:电功率电功率T:驱动转矩驱动转矩 ：机械角速度：机械角速度 T ：机械功率：机械功率 发发发发电电电电机机机机Ea Ia:电功率电功率T ：机械功率：机械功率3、电磁功率、电磁功率PM发电机发电机作业：作业：P37 2-6 原动机克服电磁转矩原动机克服电磁转矩T的制动作用所做的机械功率的制动作用所做的机械功率T,也也正好正好2.4 2.4 直流电机的基本物理量直流电机的基本物理量（感应电势、电磁转矩、电磁功率）（感应电势、电磁转矩、电磁功率）Ea：感应电势：感应电势 Ia：电枢电流：电枢电流 Ea Ia:电功率电功率T:制动转矩制动转矩 ：机械角速度：机械角速度 T ：机械功率：机械功率 等于通等于通过电磁感磁感应作用在作用在电枢回路所得到的枢回路所得到的电功率功率PM=EaIa在电磁感应的作用下，在电磁感应的作用下， 机械能与电能相互转换的功率为电磁功率，用机械能与电能相互转换的功率为电磁功率，用PM表示表示电功率电功率 EaIa机械功率机械功率T电电电电动动动动机机机机1、发电机的电势平衡方程、发电机的电势平衡方程作业：作业：P37 2-62.5 2.5 直流电机的电势平衡方程式直流电机的电势平衡方程式电功率电功率 EaIa机械功率机械功率T电电电电动动动动机机机机U=Ea-IaRa-2usus表示两个电刷的接触压降，表示两个电刷的接触压降，一般取一般取2us=2VIaUEa