本节主要介绍单叠和单波绕组的组成及连接规律 直流电枢绕组的构成 电枢绕组分1.叠绕组2波绕组3.混和绕组 组成绕组的基本单元称为元件元件有单匝,也有多匝,一个元件由 两条导体边和端接线组成。元件边置于槽内称为有效边,端接线置于铁 心外不切割磁场,仅起连接线作用 一条有效边放在上层,另 条有效边放在下层构成双 层绕组,元件首尾按一定规 工工 工律接到不同的换向器片上, 最后使整个绕组通过换向 a)叠绕元件 b)波绕元件 片连接城一个闭合回路 图3-15两匝元件 若电枢每槽上、下层只有 个元件边,则整个绕组元件数s应等于槽数Q 在大型电机中每槽上、下层包含U个元件,此时 S=UQU为槽内一层嵌放的元件边数 通常把一个上层边和一个下层边在槽内所占的空间作为一个虚槽 O 则QuF=S=UQ 由于一个换向片与不同元件的两个出线端相连接所以换向片数 则K=S=Q 直流电枢绕组的节距 电枢绕组的连接规律是通过绕组的节距来表征的下面分别叙 述各个节距的定义和计算方法 第一节距y1 个元件的两条有效边在电枢表面上所跨的距离称为第一节距用y表 y1-2P ±E=整数 E为使y凑成整数的一个小数或整数
本节主要介绍单叠和单波绕组的组成及连接规律。 一. 直流电枢绕组的构成 电枢绕组分 1.叠绕组 2.波绕组 3.混和绕组 组成绕组的基本单元称为元件.元件有单匝,也有多匝,一个元件由 两条导体边和端接线组成。元件边置于槽内称为有效边,端接线置于铁 心外,不切割磁场，仅起连接线作用 一条有效边放在上层，另一 条有效边放在下层构成双 层绕组，元件首尾按一定规 律接到不同的换向器片上， 最后使整个绕组通过换向 片连接城一个闭合回路。 若电枢每槽上、下层只有一 个元件边，则整个绕组元件数 s 应等于槽数 Q S=Q 在大型电机中每槽上、下层包含 U 个元件，此时 S=UQ U 为槽内一层嵌放的元件边数. 通常把一个上层边和一个下层边在槽内所占的空间作为一个虚槽 Qu 则:Qu=S=UQ 由于一个换向片与不同元件的两个出线端相连接,所以换向片数 K=S 则 K=S=Qu 二、直流电枢绕组的节距 电枢绕组的连接规律是通过绕组的节距来表征的,下面分别叙 述各个节距的定义和计算方法. 1. 第一节距 y1 一个元件的两条有效边在电枢表面上所跨的距离称为第一节距用 y1 表 示 = = 整数 P Q y u 2 1 : 为使 y1 凑成整数的一个小数或整数
每一极距内的虚槽数为rO 2P 极距也可用电枢表面圆弧长度表示即r τ整距绕组 n1((短距绕组 长距绕组 常采用短距绕组,可节省端用铜,有利于换向 2、第二节距y 相串连的两个元件中第一个元件的下层边与第二个元件的上层边 在电枢表面上所跨的距离,称为第二节距。用y2表示,也用虚槽数计算 3、合成节距y 相串连的两个元件对应边在电枢表面所跨的距离。不同类型绕组 的差别,主要表现的合成节距上。 23 图3-17叠绕元件在电枢上的联接 图3-18波绕元件在电枢上的联接 所谓叠绕组指各极下元件依次连接,后一个元件总是叠在前一个元件 上 波绕组指把相隔约为一对极下的同极性磁场下的相应元件串连起 来,像波浪一样向前延伸 叠绕组y=y1-y 波绕组y=y+y2 换向器节距 个元件的两个出线端所连接的两个换向片之间所跨的距离,其大 小用换向片数计算
每一极距内的虚槽数为: P Qu 2 = 极距也可用电枢表面圆弧长度表示即 P D 2 = 长距绕组 短距绕组 整距绕组 = 1 y 常采用短距绕组,可节省端用铜,有利于换向. 2、第二节距 y2 相串连的两个元件中,第一个元件的下层边与第二个元件的上层边 在电枢表面上所跨的距离,称为第二节距。用 y2 表示,也用虚槽数计算. 3、合成节距 y 相串连的两个元件对应边在电枢表面所跨的距离。不同类型绕组 的差别,主要表现的合成节距上。 所谓叠绕组指各极下元件依次连接，后一个元件总是叠在前一个元件 上， 波绕组指把相隔约为一对极下的同极性磁场下的相应元件串连起 来,像波浪一样向前延伸。 叠绕组 1 2 y = y − y 波绕组 1 2 y = y + y 4、换向器节距 yc 一个元件的两个出线端所连接的两个换向片之间所跨的距离,其大 小用换向片数计算
三、单叠绕组 单叠绕组的连接规律是,所有的相邻元件依次串连,连接方法是后 个元件的首端与前一个元件尾端联在一起并接到一个换向片上,最后 个元件的尾与第一个元件的首端连在一起构成一个闭合回路。 y=y=±1 +1为右行,-1为左行,因左行元件接到换向片的连接线需交叉用铜较 多,很少采用。 例:2P=4S=K=Q=16u=1 绘制单叠绕组展开图 16 y1=±E==4y2=y1-y=3 由已确定的各节距,可绘出绕组展开图 1516123456 891011121314 121314 16 巨51612134567891o234引 A2 按照绕组展开图,可画出该瞬间的电枢电路图
y y c = 三、单叠绕组 单叠绕组的连接规律是，所有的相邻元件依次串连，连接方法是后一 个元件的首端与前一个元件尾端联在一起并接到一个换向片上，最后 一个元件的尾与第一个元件的首端连在一起.构成一个闭合回路。 y = yc = 1 +1 为右行，-1 为左行，因左行元件接到换向片的连接线需交叉用铜较 多，很少采用。 例：2P=4 S=K=Qu=16 u=1 绘制单叠绕组展开图 y = yc =1 4 4 16 2 1 = = = P Q y u y2 = y1 − y = 3 由已确定的各节距，可绘出绕组展开图 1 2 1 2 3 3 5 4 5 4 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 1516 16 1 2 N 4 5 6 S 8 9 10 N 121314 S 16 n A1 + B1 - A2 + B2 - 按照绕组展开图，可画出该瞬间的电枢电路图
图3-20图3-19所示瞬间电枢绕组的电路图 由绕组电路图可清楚地看出,从电刷外面看绕组时是由四条支路并联 组成。1,5,9,13号元件被电刷短路,同极下元件电流方向一致 综上所述,单叠绕组有以下特点: 1)单叠绕组的并联支路数2a应等于电机的极数 a=p a支路对数p极对数 2)当元件几何形状对称时,电刷应放在主机中心线上,此时正、 负电刷间感应电势最大,被电刷所短路元件感应电势为零: 3)电刷数等于极数 4)电刷间引出的电势为每一支路电势,正、负电刷间引出的电流 为各支路电流之和。 四、单波绕组 单波绕组的连接规律是从某一换向片出发把相隔约为两个极距的 同极性磁场中对应位置的所有元件串连起来。这种绕组连接的特点是 元件两出线端所连换向片相隔较远,相串连的两元件也相隔较远形状 如波浪一样向前延伸,所以称为波绕组 K±1 “”表示左行,“+”表示右行。上式的含义是,绕组绕电枢一周后 经过P对极,就由P个元件串联起来,每个元件在换向器上跨过ye换 向片,绕一周后需接到起始换向片的左边(k-1),或右边(k+1)一个 换向片上 例:2P=4S=K=Q=15u=1 绘制单叠绕组展开图
由绕组电路图可清楚地看出，从电刷外面看绕组时是由四条支路并联 组成。1，5，9，13 号元件被电刷短路，同极下元件电流方向一致。 综上所述，单叠绕组有以下特点： 1） 单叠绕组的并联支路数 2a=应等于电机的极数； a = = p a =支路对数 p极对数 2） 当元件几何形状对称时，电刷应放在主机中心线上，此时正、 负电刷间感应电势最大，被电刷所短路元件感应电势为零； 3） 电刷数等于极数； 4） 电刷间引出的电势为每一支路电势，正、负电刷间引出的电流 为各支路电流之和。 四、单波绕组 单波绕组的连接规律是:从某一换向片出发把相隔约为两个极距的 同极性磁场中对应位置的所有元件串连起来。这种绕组连接的特点是 元件两出线端所连换向片相隔较远,相串连的两元件也相隔较远.形状 如波浪一样向前延伸,所以称为波绕组. P K y yc 1 = = “-”表示左行，“+”表示右行。上式的含义是，绕组绕电枢一周后， 经过 P 对极，就由 P 个元件串联起来，每个元件在换向器上跨过 yc换 向片，绕一周后需接到起始换向片的左边（k-1），或右边（k+1）一个 换向片上。 例：2P=4 S=K=Qu=15 u=1 绘制单叠绕组展开图
7 Q yI 2P y=y-y=7-3=4 由已确定的各节距,可绘出绕组展开图 按照绕组展开图,可画出该瞬间的电枢电路图 图322图3-21所示瞬间单波绕组的电路图 单波绕组有以下特点 1.同极性下各元件串连起来组成一条之路 2.几何形状对称时电刷应放在主磁极中心线上 3.电刷数也应等于极数可减小每组电刷上的电流改善换向 五、各种绕组的应用范围 除单叠和单波外还有复叠复波和混和绕组 各种绕组的差别主要在于它们的并联支路数上,支路数越多,相应的 每条支路所串联的元件数越少,原则上电流大、电压低的直流电机采 用叠绕组。若电流小,电压高采用波绕组。 3-3空载和负载时直流电机的磁动势和磁场 为了弄清稳态运行时直流电机内部的电磁过程,必须了解空载和 负载时电机内部的磁场,本节介绍直流电机的磁场 空载时直流电机的气隙磁场 空载磁场是在无载情况下(即电枢电流为零),励磁绕组中通入电 流后由励磁磁动势单独建立的磁场。 空载时主磁场分布情况及计算方法已在1-3节中介绍
7 2 15 1 = − y = yc = 3 4 3 4 15 2 1 = = − = P Q y u y2 = y1 − y = 7 −3 = 4 由已确定的各节距，可绘出绕组展开图 按照绕组展开图，可画出该瞬间的电枢电路图 单波绕组有以下特点 1. 同极性下各元件串连起来组成一条之路. a = =1 2. 几何形状对称时电刷应放在主磁极中心线上 3. 电刷数也应等于极数.可减小每组电刷上的电流.改善换向 五、各种绕组的应用范围 除单叠和单波外.还有复叠.复波和混和绕组. 各种绕组的差别主要在于它们的并联支路数上，支路数越多，相应的 每条支路所串联的元件数越少，原则上电流大、电压低的直流电机采 用叠绕组。若电流小，电压高采用波绕组。 3-3 空载和负载时直流电机的磁动势和磁场 为了弄清稳态运行时直流电机内部的电磁过程，必须了解空载和 负载时电机内部的磁场，本节介绍直流电机的磁场。 一、空载时直流电机的气隙磁场 空载磁场是在无载情况下（即电枢电流为零），励磁绕组中通入电 流后由励磁磁动势单独建立的磁场。 空载时主磁场分布情况及计算方法已在 1-3 节中介绍