1、第五篇第五篇 直流電機直流電機DC Machines第十六章第十六章 直流電機的基本原理和電磁關系直流電機的基本原理和電磁關系 旋轉電樞式的直流電機旋轉電樞式的直流電機 電樞旋轉、磁極固定，帶有換向器電樞旋轉、磁極固定，帶有換向器通過換向片，電刷通過換向片，電刷1總總與位于與位于N極下的導體極下的導體相連，極性為相連，極性為正正電刷電刷2與位于與位于S極下的極下的導體相連，極性為導體相連，極性為負負直流電機的工作原理直流電機的工作原理磁極磁極 (直流激磁直流激磁. 定子定子) 電樞線圈電樞線圈(轉子轉子)旋轉旋轉換向片換向片靜止靜止電刷電刷單線圈導體的感應電勢單線圈導體的感應電勢電刷電刷l、2

2、間的電勢間的電勢e12為一含有很大脈動分量的為一含有很大脈動分量的直流電勢。直流電勢。兩線圈串聯后的合成電勢兩線圈串聯后的合成電勢 與原有線圈相距與原有線圈相距90 電角度再設置一個線圈。其兩端各接電角度再設置一個線圈。其兩端各接有換向片，并與原有換向片有換向片，并與原有換向片A、B相距相距90 電角度。則共有電角度。則共有4片換向片，相鄰換向片間各相距片換向片，相鄰換向片間各相距90 電角度。電角度。 當電樞旋轉時，兩個線圈的感應電勢在時間相位上相距當電樞旋轉時，兩個線圈的感應電勢在時間相位上相距90 電角度。電角度。 通過一定方式連接換向片，則合成電勢要相對平穩一些。通過一定方式連接換向片

3、，則合成電勢要相對平穩一些。當有足夠多的線圈當有足夠多的線圈和換向片時，可獲和換向片時，可獲得穩定直流電勢。得穩定直流電勢。若電機每極下的導若電機每極下的導體數大于體數大于8，電勢脈，電勢脈動幅度可小于動幅度可小于1% 。直流發電機實質是帶直流發電機實質是帶換向器換向器、電刷電刷的交流發電機。的交流發電機。閉合繞組電刷NSn(交軸位置)磁極電勢方向圓筒形鐵芯環型電樞繞組12+-abNS磁極電刷鐵芯外圓導體鐵芯內圓導體(不感應電勢)電勢方向n電樞繞組電樞繞組展開圖展開圖環 型 電 樞環 型 電 樞繞組示意圖繞組示意圖12+-abNS磁極電刷鐵芯外圓導體鐵芯內圓導體(不感應電勢)電勢方向ne1e2

4、e3e4e5e6e7e8e9e10e11e12e13e14ab12+-閉合繞組電刷交軸位置(交軸位置) 1、從圖中可以、從圖中可以看出，為使電刷看出，為使電刷ab間電勢達最大值，間電勢達最大值，電刷應與位于交軸電刷應與位于交軸的導體相接觸。的導體相接觸。 2、為閉合的繞、為閉合的繞組。組。電樞繞組電樞繞組展開圖展開圖12+-abNS磁極電刷鐵芯外圓導體鐵芯內圓導體(不感應電勢)電勢方向n電樞繞組電樞繞組展開圖展開圖12+-abNS磁極電刷鐵芯外圓導體鐵芯內圓導體(不感應電勢)電勢方向n銅片絕緣體(構成換向器)為避免電勢直接為避免電勢直接從繞組引出，增從繞組引出，增加結構：加結構：銅片銅片+絕緣

5、絕緣(兩者構成兩者構成換向器換向器)。12+-abNS磁極電刷鐵芯外圓導體鐵芯內圓導體(不感應電勢)電勢方向n銅片絕緣體(構成換向器)上圖的結構還有上圖的結構還有不合理之處：內不合理之處：內圓導體不感應電圓導體不感應電勢，僅僅起連線勢，僅僅起連線作用作用(浪費浪費)。故。故可作進一步改進。可作進一步改進。實際上，這種結實際上，這種結構必須接成上、構必須接成上、下層繞組，才可下層繞組，才可以構成一閉合的以構成一閉合的繞組。見下頁繞組。見下頁4槽槽的電樞繞組。的電樞繞組。閉合的電樞繞組閉合的電樞繞組(以以4槽為例槽為例)：直流電機繞組特點：直流電機繞組特點： 1、電刷應放在交軸位置，使輸出電勢最大

6、；、電刷應放在交軸位置，使輸出電勢最大； 2、繞組是一個閉合繞組；、繞組是一個閉合繞組； 3、一般為雙層。、一般為雙層。16-1 直流電機的基本結構直流電機的基本結構風扇機座電樞(鐵心和繞組)主磁極電刷換向器接線板接線盒勵磁繞組端蓋 定子定子 轉子轉子（固定部分）（固定部分） （轉動部分）（轉動部分） 主磁極主磁極(直流直流激磁激磁) 電刷裝置電刷裝置 機座機座 端蓋端蓋 軸承軸承產生磁場、電機的機械支撐產生磁場、電機的機械支撐 電樞鐵心電樞鐵心 電樞繞組電樞繞組(功功率繞組率繞組) 換向器換向器 軸軸感應電勢，實現能量轉換感應電勢，實現能量轉換的部分的部分 電刷裝置電刷裝置 電樞電流經旋轉的

7、電樞電流經旋轉的換向器換向器（隨轉子旋轉），通過（隨轉子旋轉），通過靜止的靜止的電刷電刷（固定在定子上）接至外電路（固定在定子上）接至外電路1.將轉動的電樞繞組與外電路相連將轉動的電樞繞組與外電路相連2.與換向器配合，獲得直流電壓與換向器配合，獲得直流電壓電刷組數一般等于電機極對數電刷組數一般等于電機極對數 直流電機的電路直流電機的電路 電樞繞組：嵌在電樞鐵芯槽中電樞繞組：嵌在電樞鐵芯槽中疊繞組和波繞組疊繞組和波繞組 勵磁繞組：套在磁極鐵芯上。勵磁繞組：套在磁極鐵芯上。并勵繞組并勵繞組和電樞繞組并聯，匝數較多、截面和電樞繞組并聯，匝數較多、截面積較小積較小串勵繞組串勵繞組和電樞繞組串聯，匝數較

8、少，截面和電樞繞組串聯，匝數較少，截面積較大積較大 換向器；將電樞繞組內部的交流電勢用機械換接的方換向器；將電樞繞組內部的交流電勢用機械換接的方法轉換為電刷間的直流電勢。法轉換為電刷間的直流電勢。直流電機的勵磁方式直流電機的勵磁方式 直流電機勵磁方式，即勵磁繞組與電樞繞組的連接方直流電機勵磁方式，即勵磁繞組與電樞繞組的連接方式，對電機的運行特性有較大的影響式，對電機的運行特性有較大的影響 他勵他勵勵磁由另外獨立的直流電源供給，與電樞繞勵磁由另外獨立的直流電源供給，與電樞繞組沒有電路上的連接組沒有電路上的連接 自勵自勵勵磁繞組與電樞繞組相連接，勵磁電流由發勵磁繞組與電樞繞組相連接，勵磁電流由發電

9、機本身供給電機本身供給 自勵的形式自勵的形式 n n 并勵：勵磁繞組與電樞繞組并聯并勵：勵磁繞組與電樞繞組并聯 n n 串勵：勵磁繞組與電樞繞組串聯串勵：勵磁繞組與電樞繞組串聯 n n 復勵：兩個勵磁繞組，一個與電樞繞組串聯，另一復勵：兩個勵磁繞組，一個與電樞繞組串聯，另一個與電樞繞組并聯。分積復勵和差復勵。個與電樞繞組并聯。分積復勵和差復勵。(勵磁回路的功率較小，占總功率的勵磁回路的功率較小，占總功率的1-5%)16-2 直流電機電樞繞組直流電機電樞繞組（略）（略）16-3 直流電機的磁場和電樞反應直流電機的磁場和電樞反應一、空載時直流電機的磁場一、空載時直流電機的磁場 由磁極的直流勵磁電流

10、產生，空氣隙磁場由磁極的直流勵磁電流產生，空氣隙磁場不隨時間變不隨時間變化化，是恒定磁場；空間上，忽略極面下的齒槽效應，是恒定磁場；空間上，忽略極面下的齒槽效應，沿極面均勻分布沿極面均勻分布。邊緣磁通邊緣磁通空間上，空間上，非正弦分布非正弦分布，在導體中感應電勢將包在導體中感應電勢將包括有高次諧波。括有高次諧波。主磁通與磁極漏磁通主磁通與磁極漏磁通 主磁通主磁通 ：產生感應電勢和電磁轉矩的有效磁通，產生感應電勢和電磁轉矩的有效磁通，通過空氣通過空氣隙，同時交鏈電樞繞組和勵磁繞組。隙，同時交鏈電樞繞組和勵磁繞組。 磁極漏磁通磁極漏磁通 ：從磁極的側面逸出，只和勵磁繞組交鏈。從磁極的側面逸出，只和

11、勵磁繞組交鏈。 磁極總磁通：包括主磁通和漏磁通，磁極總磁通：包括主磁通和漏磁通， k = + 25. 115. 11一般為場漏系數K主磁路包括下列部分：定子磁軛、主主磁路包括下列部分：定子磁軛、主磁極、空氣隙、電樞齒、電樞磁軛磁極、空氣隙、電樞齒、電樞磁軛 電樞磁軛磁通：主磁通的一半電樞磁軛磁通：主磁通的一半 /2 定子磁軛磁通：磁極總磁通的一半定子磁軛磁通：磁極總磁通的一半k /2二、負載時直流電機的磁場二、負載時直流電機的磁場 負載時，空氣隙磁勢的分布情況發生改變?？諝庀洞艌鲇韶撦d時，空氣隙磁勢的分布情況發生改變。空氣隙磁場由主磁極磁勢和電樞磁勢共同產生。主磁極磁勢和電樞磁勢共同產生。靜止

12、的電刷間的導體是變化的；但電刷間導體的電流靜止的電刷間的導體是變化的；但電刷間導體的電流(大小、大小、方向方向)卻是固定的。故卻是固定的。故電刷間導體電流產生的磁勢是不變的電刷間導體電流產生的磁勢是不變的。負載時，空氣隙磁場仍是一恒定磁場，不隨時間變化。負載時，空氣隙磁場仍是一恒定磁場，不隨時間變化。直流電機電樞電流產生的磁勢直流電機電樞電流產生的磁勢(a) 單個線圈產生的磁勢單個線圈產生的磁勢(b) 3個線圈分別產生的磁勢個線圈分別產生的磁勢(c) 3個線圈產生的合成磁勢個線圈產生的合成磁勢(d) N個線圈產生的合成磁勢個線圈產生的合成磁勢(e) N ，線圈的合成磁勢為三角形波線圈的合成磁勢

13、為三角形波N：1對極距內的線圈數對極距內的線圈數(或或1個極距內的導體數個極距內的導體數)I：導體中的電流：導體中的電流(同步電機的電樞磁勢和主磁極也相對靜止，但其相對位置隨同步電機的電樞磁勢和主磁極也相對靜止，但其相對位置隨負載功率因數而變化負載功率因數而變化) 直流電機的電樞磁勢是幅值固定的空間分布波，不隨時直流電機的電樞磁勢是幅值固定的空間分布波，不隨時間變化間變化 (與交流電機不同與交流電機不同)。 電樞磁勢幅值在電流方向發生改變的位置，即電刷位置。電樞磁勢幅值在電流方向發生改變的位置，即電刷位置。電刷位置是不變的，故電樞磁勢和主磁極的相對位置保電刷位置是不變的，故電樞磁勢和主磁極的相

14、對位置保持不變。持不變。 因為電刷一般位于交軸位置，故磁勢幅值在交軸位置，因為電刷一般位于交軸位置，故磁勢幅值在交軸位置，即為即為交軸電樞反應交軸電樞反應。電刷位置對電樞磁勢的影響電刷位置對電樞磁勢的影響 電樞磁勢幅值的位置恰在導體中的電流改變方向處，即在電樞磁勢幅值的位置恰在導體中的電流改變方向處，即在電刷位置。電刷位置。 如電刷位于交軸，則電樞磁勢的軸線也在交軸；如電刷移如電刷位于交軸，則電樞磁勢的軸線也在交軸；如電刷移動位置，則電樞磁勢的軸線也就跟著移動。動位置，則電樞磁勢的軸線也就跟著移動。任意位置電樞磁勢的計算任意位置電樞磁勢的計算設電樞繞組導體數為設電樞繞組導體數為W，極數，極數為

15、為2p，則一個極距內的導體數，則一個極距內的導體數N為為W2p。電刷電流為。電刷電流為Ia，并聯支路數為并聯支路數為2a，則每一導體，則每一導體的電流的電流I為為Ia2a，則，則A：電負荷電負荷（線負載線負載，沿著電樞圓，沿著電樞圓周每單位長度內的電流安培數）周每單位長度內的電流安培數）2xaxFFAx則任意位置磁勢則任意位置磁勢Fx為：為：ApaWIFpaWIaIpWINFaaaaa2122218222121負載時的氣隙負載時的氣隙合成磁場合成磁場極尖處磁密最大極尖處磁密最大由于飽和程度的提高，使由于飽和程度的提高，使合成磁密幅值略有下降，合成磁密幅值略有下降，即極面下的總磁通略有減即極面下

16、的總磁通略有減小，呈現小，呈現去磁作用去磁作用。交軸直軸交軸電樞反應交軸電樞反應對氣隙磁場的對氣隙磁場的影響影響：1.1. 使氣隙磁場發生畸變，使氣隙磁場發生畸變，極面下磁密分布不均勻。極面下磁密分布不均勻。2.2. 使物理中心線偏移幾何使物理中心線偏移幾何中心線一個角度（對發中心線一個角度（對發電機：順著旋轉方向）。電機：順著旋轉方向）?；蚪惠S處磁密不為或交軸處磁密不為0 0，妨，妨礙線圈中電流的換向。礙線圈中電流的換向。3.3. 如不考慮磁路飽和，則如不考慮磁路飽和，則每極磁通每極磁通 不變。如考慮不變。如考慮磁路飽和，則交軸電樞磁路飽和，則交軸電樞反應有去磁作用。反應有去磁作用?？蛰d氣隙

17、磁場空載氣隙磁場電樞磁場電樞磁場負載時合成磁場負載時合成磁場定義：電樞進入極面處的磁極極尖為定義：電樞進入極面處的磁極極尖為前極尖前極尖，電樞離開極面處的，電樞離開極面處的極尖為極尖為后極尖后極尖 。則。則發電機的后極尖下磁通密度增強，電動機前極發電機的后極尖下磁通密度增強，電動機前極尖下磁通密度增強尖下磁通密度增強 。直軸電樞反應直軸電樞反應 如電刷如電刷順著發電機的旋轉方向順著發電機的旋轉方向或或逆著電動機的旋轉方向逆著電動機的旋轉方向移過一個角度移過一個角度，則電樞電流的分布隨之改變。，則電樞電流的分布隨之改變。在角度在角度2范圍內的導體所范圍內的導體所產生的磁勢作用在直軸，產生的磁勢作

18、用在直軸，為為直軸電樞反應直軸電樞反應，其方向，其方向與主磁極極性相反，使主與主磁極極性相反，使主磁通減弱，呈現去磁作用。磁通減弱，呈現去磁作用。將使電樞電勢減小將使電樞電勢減小。在角度在角度2范圍以外的導體范圍以外的導體所產生的磁勢作用在交軸，所產生的磁勢作用在交軸，為為交軸電樞反應交軸電樞反應。發電機發電機電動機電動機直軸電樞反應直軸電樞反應 如電刷如電刷逆著發電機的旋轉方向逆著發電機的旋轉方向或或順著電動機的旋轉方向順著電動機的旋轉方向移過一個角度移過一個角度，則電樞電流的分布隨之改變。，則電樞電流的分布隨之改變。在角度在角度2范圍內的導體所產范圍內的導體所產生的磁勢作用在直軸，為生的磁

19、勢作用在直軸，為直直軸電樞反應軸電樞反應，其方向與磁極，其方向與磁極極性相同，呈磁化作用。極性相同，呈磁化作用。將將加劇換向的困難加劇換向的困難。在角度在角度2范圍以外的導體所范圍以外的導體所產生的磁勢作用在交軸，為產生的磁勢作用在交軸，為交軸電樞反應交軸電樞反應。 一般情況下，電刷應嚴格放在交軸，以避免產生直軸電樞反應。一般情況下，電刷應嚴格放在交軸，以避免產生直軸電樞反應。電動機電動機發電機發電機有效勵磁磁勢有效勵磁磁勢設電樞磁勢的每極安匝數為設電樞磁勢的每極安匝數為Fa則直軸電樞磁勢的幅值為則直軸電樞磁勢的幅值為交軸電樞磁勢的幅值為交軸電樞磁勢的幅值為交軸電樞磁勢的去磁作用，可以用交軸電

20、樞磁勢的去磁作用，可以用一個等效直軸去磁安匝一個等效直軸去磁安匝Faqd來表示，來表示，它與磁路的飽和程度有關，近似它與磁路的飽和程度有關，近似認為與電樞電流成正比。認為與電樞電流成正比。則有效的勵磁磁勢則有效的勵磁磁勢Ff0為為22adaaFFFA1222aqaFFA0ffadaqdFFFF例例16-1： 分析電樞反應的等效去磁分析電樞反應的等效去磁 由電樞回路電壓方程，求得由電樞回路電壓方程，求得 利用插值法，在空載特性上，求得對應的有效激磁電利用插值法，在空載特性上，求得對應的有效激磁電流為流為 已知實際的額定勵磁電流為已知實際的額定勵磁電流為 2.85 則交軸電樞反應的等效激磁電流為則

21、交軸電樞反應的等效激磁電流為242.5aNNaN aEUIrV0242.52402.382.742.382.43258240fIA02.852.430.42ffNfIIIA(P312)思考題思考題1. 為什么說直流電機的空氣隙磁場是恒定為什么說直流電機的空氣隙磁場是恒定磁場？磁場？16-4 電樞繞組的感應電動勢和電樞繞組的感應電動勢和電壓、功率平衡方程式電壓、功率平衡方程式一、電樞繞組的感應電勢一、電樞繞組的感應電勢 電樞繞組的感應電勢電樞繞組的感應電勢電機正、負電機正、負電刷電刷之間的電之間的電勢，即每一并聯支路的電勢。勢，即每一并聯支路的電勢。電樞繞組感應電勢：位于電刷間的各導體的感應電勢

22、之和。電樞繞組感應電勢：位于電刷間的各導體的感應電勢之和。假設電樞導體是連續均勻分布的，則該電勢為恒定的直流電勢。假設電樞導體是連續均勻分布的，則該電勢為恒定的直流電勢。(對比：導體內電勢是交流量對比：導體內電勢是交流量)電樞繞組的感應電勢電樞繞組的感應電勢 設電樞總導體數為設電樞總導體數為W，有，有2a條并聯支路，則每一條并聯支路，則每一支路的串聯導體為支路的串聯導體為W2a 電刷間的感應電勢為每一支路中的串聯導體的感電刷間的感應電勢為每一支路中的串聯導體的感應電勢之和應電勢之和212WaajavjWEeeanCnWapEanpnplBlvBenpnDvvlBeavavavaav606026

23、0260260則，運動線速度為導體有效長度為，假設平均磁密為 ：電勢常：電勢常數數60epWCa直流電機的感應電勢與每極磁通量、轉速有關：直流電機的感應電勢與每極磁通量、轉速有關：電刷間的感應電勢僅和極面下的總磁通量有關，而電刷間的感應電勢僅和極面下的總磁通量有關，而和極面下磁通密度的分布情況無關。和極面下磁通密度的分布情況無關。(交流電機中，交流電機中，要求磁密在空間作正弦分布要求磁密在空間作正弦分布)如將每極磁通量保持不變，直流電機的感應如將每極磁通量保持不變，直流電機的感應電勢將和轉速成正比。電勢將和轉速成正比。如將轉速保持不變，直流電機的感應電勢將如將轉速保持不變，直流電機的感應電勢將

24、和每極磁通量成正比。和每極磁通量成正比。aeECn一般電刷在交軸。如果移動電刷位置，則支路中一一般電刷在交軸。如果移動電刷位置，則支路中一部分導體的感應電勢將因方向相反而互相抵消，導部分導體的感應電勢將因方向相反而互相抵消，導致電刷間電勢致電刷間電勢Ea的減小。的減小。直流發電機直流發電機：負載時從電刷間測得的端電壓負載時從電刷間測得的端電壓U滿足：滿足： Ea-U=電樞回路電壓降電樞回路電壓降直流電動機直流電動機：Ea為反電勢，滿足：為反電勢，滿足： U-Ea=電樞回路電壓降電樞回路電壓降二、直流發電機電壓、功率方程二、直流發電機電壓、功率方程并勵發電機并勵發電機aLfIII2aa aEUI

25、 rU U每一電刷的接觸電壓降，每一電刷的接觸電壓降，通?？梢约俣槌?，取為通常可以假定為常數，取為1V 。以并勵直流發電機為例以并勵直流發電機為例1. 直流發電機的電壓、電流方程式直流發電機的電壓、電流方程式ra:電樞回路繞組的總電阻。電樞回路繞組的總電阻。2. 直流發電機的功率方程式直流發電機的功率方程式并勵發電機并勵發電機電磁功率電磁功率輸入功率輸入功率01mecFeMMadpppPPPp空載損耗空載損耗p022()(2)()(2)22aLfMaaa aaa aafaaLaaaafabPIIUI rU IUI rU IUEUI rUI rIUIppIIpUIPI 負載損耗、可變損耗負載

26、損耗、可變損耗三、直流電動機的電壓、功率方程三、直流電動機的電壓、功率方程以并勵直流電動機為例以并勵直流電動機為例2aa aEUI rU 電流方程電流方程afIII1. 直流電動機的電壓、電流方程式直流電動機的電壓、電流方程式2. 直流電動機的功率方程式直流電動機的功率方程式1(2)aaafabfafMaUIEI rU IPppUIpIPUp例例16-2 (P316)電磁功率電磁功率輸入的電功率輸入的電功率輸出的機械功率輸出的機械功率MaaPE I02()mecFeadMMPPPpppP16-5 電樞繞組的電磁轉矩和電樞繞組的電磁轉矩和轉矩平衡方程式轉矩平衡方程式電樞繞組的電磁轉矩電樞繞組的電

27、磁轉矩從功率平衡角度推導：從功率平衡角度推導：MaaTPE I T：電磁轉矩：電磁轉矩 ：角速度：角速度(機械機械)CT：轉矩常數：轉矩常數aTaaaeaaICIapNnInapNInCIET260260直流發電機的轉矩平衡式直流發電機的轉矩平衡式并勵發電機并勵發電機上式除以上式除以 ，得，得轉矩平衡方程式轉矩平衡方程式電磁轉矩電磁轉矩MTaPITC01TTT功率平衡式功率平衡式01MPpP空載損耗引起空載損耗引起的阻力轉矩的阻力轉矩00mecFeadPPPPT直流電動機的轉矩平衡式直流電動機的轉矩平衡式MTaPITC22PT 0mecFeadppTp上式除以上式除以 ，得，得轉矩平衡方程式轉

28、矩平衡方程式02TTT功率平衡式功率平衡式02MPpP思考題思考題 電刷之間的感應電勢與某一導體的感應電刷之間的感應電勢與某一導體的感應電勢有什么不同電勢有什么不同 各種數量之間的相互關系：導體總數、各種數量之間的相互關系：導體總數、換向片數、元件數、圈邊數、槽數、每換向片數、元件數、圈邊數、槽數、每元件匝數、每一槽中并列圈邊數元件匝數、每一槽中并列圈邊數 本章結束本章結束附錄附錄1 直流電機電樞繞組直流電機電樞繞組 作用：電樞繞組作用：電樞繞組功率繞組功率繞組。當電樞繞組在。當電樞繞組在磁場中旋轉時將感應電勢，當電樞繞組中流通磁場中旋轉時將感應電勢，當電樞繞組中流通電流時，電流和氣隙磁場相互

29、作用將產生電磁電流時，電流和氣隙磁場相互作用將產生電磁轉矩。轉矩。通過電樞繞組直流電機進行電功率和機通過電樞繞組直流電機進行電功率和機械功率的轉換械功率的轉換。 特點：特點：直流繞組是閉合繞組直流繞組是閉合繞組。每個元件的兩端。每個元件的兩端點分別連接在兩換向片上，每個換向片連接兩點分別連接在兩換向片上，每個換向片連接兩個元件，各元件依一定規律依次連接，形成閉個元件，各元件依一定規律依次連接，形成閉合回路。合回路。用環型繞組說明直流繞組的閉合情況用環型繞組說明直流繞組的閉合情況 (a)環形電樞環形電樞 (b)用換向器用換向器電樞旋轉時(a)環形電樞各線圈依次通過電刷作為引出端各線圈依次通過電刷

30、作為引出端 雙層繞組雙層繞組 線圈的兩邊都在電樞鐵芯表面的槽中：兩邊都線圈的兩邊都在電樞鐵芯表面的槽中：兩邊都能切割磁場而產生感應電勢。能切割磁場而產生感應電勢。 兩邊電勢相加：線圈的兩邊必須處于不同極性兩邊電勢相加：線圈的兩邊必須處于不同極性的極面下，的極面下，線圈的跨距線圈的跨距約約等于一個極距等于一個極距。 線圈對稱排列：當一線圈的一個邊在某槽中占線圈對稱排列：當一線圈的一個邊在某槽中占有上層位置時，則該線圈的另一邊必須放在另有上層位置時，則該線圈的另一邊必須放在另一槽下層。一槽下層。 虛槽概念虛槽概念 在大型電機中、在大型電機中、每層可能有每層可能有N個并列圈邊個并列圈邊為了改善電機的

31、性能，希望用更多的元件組成電樞繞為了改善電機的性能，希望用更多的元件組成電樞繞組。由于工藝等原因，電樞鐵心不能開太多的槽，采組。由于工藝等原因，電樞鐵心不能開太多的槽，采用在每槽的上下層各放置若干元件邊。用在每槽的上下層各放置若干元件邊。每層有3個圈邊CZZeZeKS每一元件有兩個圈邊，每一換向片上接有兩個圈邊，每一虛槽內放置有兩個圈邊，元件數S等于換向片數K，也等于虛槽數 每線圈有Nc匝，則總導體數NNcZeCNcZN22ZeKS直流繞組的節距直流繞組的節距 第一節距第一節距y1元件的寬度，虛槽數，兩個圈邊之間的距離元件的寬度，虛槽數，兩個圈邊之間的距離 第二節距第二節距y2聯至同一換向片的

32、兩個圈邊之間的距離聯至同一換向片的兩個圈邊之間的距離 合成節距合成節距y緊相串聯的兩個元件的對應圈邊在電樞表面的緊相串聯的兩個元件的對應圈邊在電樞表面的跨距跨距 換向器節距換向器節距yk每一線圈兩端所連接的換向片之間在換向器表每一線圈兩端所連接的換向片之間在換向器表面的跨距，用換向片數表示面的跨距，用換向片數表示pZye21保證繞組能循序串聯021yyyyyk單疊繞組單疊繞組 每個元件出線端依次連在相鄰的換向片上，后一每個元件出線端依次連在相鄰的換向片上，后一個繞組元件相對前一個繞組元件僅移過一個槽。個繞組元件相對前一個繞組元件僅移過一個槽。右行左行1kyy1kyy例：繞組例：繞組20虛槽，四

33、極，雙層虛槽，四極，雙層直流繞組是閉合繞組每一極面下的元件串聯成一支路每支路中一個元件被電刷短路，處于換向狀態中在整個閉合回路中，感應電勢總和為0，繞組內部無環流電刷數等于極數。同極性的電刷連接形成一個“極”電刷之間的引出電勢為每一支路個元件的電勢和 S極 N極 S極 N極電刷放置法電刷放置法 使電刷間導出的電勢有最大值使電刷間導出的電勢有最大值 使與電勢為零的元件所連接的換向片相連接使與電勢為零的元件所連接的換向片相連接當導體轉至交軸時，感應電勢為零，電刷應與處于交軸位置的導體相連如導體對稱，則磁極的幾何中心線處為電刷位置換向繞組的繞組軸線、磁極軸線和電刷位置在同一位置上。 N單波繞組單波繞

34、組 每一繞組元件的出發點和終端不在相鄰的兩換向片上，每一繞組元件的出發點和終端不在相鄰的兩換向片上，而相隔近似為一個極距而相隔近似為一個極距 相鄰兩元件相隔近似一對極距相鄰兩元件相隔近似一對極距 連接連接p個元件后回到出發元件的附近，相隔一個槽個元件后回到出發元件的附近，相隔一個槽pky1例：電樞繞組例：電樞繞組19槽，四極槽，四極454192921191221yyypZypkye第二節距第一節距單波左行例：電樞繞組例：電樞繞組19槽，四極槽，四極只有兩條并聯支路：所有N極下的導體并聯為一支路，所有S極下的并聯為另一支路。2a=2電刷數原則上可等于2，為降低電刷電流密度，可用2p只電刷電刷位置：原則應與電勢為零的元件所連接的換向片相連單疊繞組和單波繞組的差別單疊繞組和單波繞組的差別 單疊繞組：各個極面下上層的繞組元件構成一支路，單疊繞組：各個極面下上層的繞組元件構成一支路，并聯支路數等于極數并聯支路數等于極數電樞間電勢較下，電樞電流較大，稱并聯繞組電樞間電勢較下，電樞電流較大，稱并聯繞組 單波繞組：單波繞組：N極下上層的繞組元件串聯為一支路，極下上層的繞組元件串聯為一支路，S極極下的串聯為另一支路，并連支路數恒等于下的串聯為另一支路，并連支路數恒等于2電刷間電勢較大，電樞電流較下，稱串聯繞組。