1/15/20249:03AM任務4直流電機的磁場與基本公式工作頁：1、直流電動機電樞電勢和電磁轉矩的表達式。理解其物理意義。2、比較直流電動機空載和負載時的磁場。解釋電樞反應，并說明電樞反應的結果是什么？3、分析直流電動機勵磁方式有哪幾種？各有什么特點？1/15/20249:03AM4、分析他勵直流電動機電樞回路里的電壓平衡關系和轉矩平衡關系。5、分析直流電動機功率轉換流程，都產生了哪些損耗？功率的平衡關系是怎樣的？1/15/20249:03AM一、直流電動機的勵磁方式1/15/20249:03AM①他勵直流電動機：勵磁繞組和電樞繞組由各自的電源供電②并勵直流電動機：勵磁繞組與電樞繞組并聯到同一電源上③串聯電動機：勵磁繞組與電樞繞組串聯到同一電源上，④復勵電動機：勵磁繞組一部分與電磁繞組并聯，另一部分與之串聯，接到同一電源上。1/15/20249:03AM1、空載時的主磁場

空載：時的氣隙磁場，只由主極的勵磁電流所建立，所以直流電機空載時的氣隙磁場，又稱勵磁磁場。可以看作是主磁場。空載的含義:作為發電機，電源輸出端不接任何電負載；用電樞電流表示：電樞電流等于零或小得可以忽略不計的情況。二、直流電動機的磁場1/15/20249:03AM主磁通：經過主磁極、氣隙、電樞鐵心及機座構成磁回路。它同時與勵磁繞組及電樞繞組交鏈，能在電樞繞組中感應電動勢和產生電磁轉矩，稱為主磁通。漏磁通：僅交鏈勵磁繞組本身，不進入電樞鐵心，不和電樞繞組相交鏈，不能在電樞繞組中感應電動勢及產生電磁轉矩，稱為漏磁通。空載主磁場的分布：1.磁極中心及附近2.靠近極尖處3.極尖以外4.幾何中性線=>大、常數=>減少=>顯著減少=>為零1/15/20249:03AM2、直流電機的負載磁場電樞磁場分布1/15/20249:03AM1/15/20249:03AM1/15/20249:03AM電樞反應:電樞磁場對主磁場的影響

Ia=0If

0If=0Ia

a

兩磁場疊加1/15/20249:03AM每一極面下,主極磁場的一半被削弱,另一半被加強

幾何中性線與物理中性線(磁場為零的位置)不重合

G：物理中性線順電機旋轉方向移動的α角度

M：物理中性線逆電機旋轉方向移動的α角度

（1）.負載時氣隙磁場發生畸變（2）.有去磁作用：考慮磁場飽和情況:削弱>增強

∴負載時的每極磁通比空載時略有減少1/15/20249:03AM電樞通入電流后，產生電磁轉矩，使電機在磁場中轉動起來。通電線圈在磁場中轉動，又會在線圈中產生感應電動勢（用E表示）。1、電樞中的感應電動勢FFU+–NS電刷換向片IIEE三、直流電機的感應電動勢和電磁轉矩公式1/15/20249:03AM根據右手定則知，E和原通入的電流方向相反，其大小為：Ce：與電機結構有關的常數n：電動機轉速

：磁通單位：

（韋伯），n（轉/每分），E（伏）FFU+–NS電刷換向片IIEE1/15/20249:03AMCT：與線圈的結構有關的常數（與線圈大小，磁極的對數等有關）

：線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流2、電磁轉矩單位：

（韋伯），Ia（安培），T（牛頓米）由轉矩公式可知：(1)產生轉矩的條件：必須有勵磁磁通和電樞電流。(2)改變電機旋轉的方向：改變電樞電流的方向或者改變磁通的方向。1/15/20249:03AM四、直流電動機的方程式(他勵為例)1、電樞繞組中電壓的平衡關系2、轉矩平衡關系3、功率平衡方程式1/15/20249:03AM1、電樞繞組中電壓的平衡關系因為E與通入的電流方向相反，所以叫反電勢。U：外加電壓Ra:電樞回路總電阻MRaIaEa+–+–U以上兩公式反映的概念：(1)電樞反電動勢的大小和磁通、轉速成正比，若想改變E，只能改變

或n。(2)若忽略繞組中的電阻Ra，則，可見，當外加電壓一定時，電機轉速和磁通成反比，通過改變

可調速。1/15/20249:03AM2、轉矩平衡關系電磁轉矩Tem為驅動轉矩，在電機運行時，必須和外加負載和空載損耗的阻轉矩相平衡，即TL：負載轉矩T0

：空載轉矩轉矩平衡過程：當負載轉矩（TL）發生變化時，通過電機轉速、電動勢、電樞電流的變化，電磁轉矩自動調整，以實現新的平衡。1/15/20249:03AM例：設外加電樞電壓U一定，T=TL+T0(平衡)，這時，若TL突然增加，則調整過程為：與原平衡點相比，新的平衡點：Ia

、P入

TL

n

E

Ia

Tem

最后達到新的平衡點。1/15/20249:03AM3、功率平衡方程式電網輸給電動機的功率他勵電動機總損耗電動機軸上的機械功率pad1/15/20249:03AM并勵電動機能量流程圖電網輸給電動機的功率并勵電動機總損耗電動機軸上的機械功率3、功率平衡方程式1/15/20249:03AM例2-4一臺并勵電動機，其額定值如下：PN=22kW，UN=110V，nN=1000r/min，η=0.84，Ra=0.04Ω，Rf=27.5Ω。試求：1）額定電流、額定電樞電流及額定勵磁電流；2）電樞銅耗、勵磁回路銅耗和空載損耗；3）反電動勢。