空载时主磁场的磁通分两部分,即主磁通和漏磁通。 由于磁极极靴宽度总是小于极距,在极靴下气隙较小,所以极靴 下沿电枢表面主磁场较强,极靴以外,气隙加大,主磁场明显削弱 在两极间的几何中性线处磁密为零。气隙磁场磁密分布波形为一礼帽 形,如下图 图3-23空载时直流电机的气隙磁场 二、负载时的电枢磁动势 空载时的气隙磁场仅由主磁极上的励磁磁势所建立。当电机带上 负载后,电枢绕组中流过电流,从而产生了电枢磁动势。因此负载是 电机中的气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。电枢磁动 势的出现是气隙磁场发生畸变,并产生电磁转矩,实现了机电能量的 转换 下面对电枢磁动势进行研究 首先看一下电枢磁场的分布情况,为简单计,绕组为整 距,电刷放在几何中性线上。在一极下元件中电枢电流 的方向相同,根据右手螺旋法则确定了电枢磁场磁力线 的方向如左图所示 1、交轴电枢磁动势 当电刷放在几何中性线上时,点数磁动势的轴线与 主极轴线正交,固称为交轴电枢磁动势。与主极轴线正 交的轴称为交轴,重合的轴称为直轴。 下面分析电枢磁势波形,首先从一个元件入手,将 右图从几何中性线处切开拉直
空载时主磁场的磁通分两部分，即主磁通和漏磁通。 由于磁极极靴宽度总是小于极距，在极靴下气隙较小，所以极靴 下沿电枢表面主磁场较强，极靴以外，气隙加大，主磁场明显削弱， 在两极间的几何中性线处磁密为零。气隙磁场磁密分布波形为一礼帽 形，如下图： 二、负载时的电枢磁动势 空载时的气隙磁场仅由主磁极上的励磁磁势所建立。当电机带上 负载后，电枢绕组中流过电流，从而产生了电枢磁动势。因此负载是 电机中的气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。电枢磁动 势的出现是气隙磁场发生畸变，并产生电磁转矩，实现了机电能量的 转换。 下面对电枢磁动势进行研究： 首先看一下电枢磁场的分布情况，为简单计，绕组为整 距，电刷放在几何中性线上。在一极下元件中电枢电流 的方向相同，根据右手螺旋法则确定了电枢磁场磁力线 的方向如左图所示 1、交轴电枢磁动势 当电刷放在几何中性线上时，点数磁动势的轴线与 主极轴线正交，固称为交轴电枢磁动势。与主极轴线正 交的轴称为交轴，重合的轴称为直轴。 下面分析电枢磁势波形，首先从一个元件入手，将 右图从几何中性线处切开拉直
fa(x) ba(x) 个元件时,磁势波形为一个矩形波,三个元件时其磁势波形为三个 矩形波的叠加成为一个三个阶梯的阶梯波,若元件再增多,则其波形 为多个阶梯组成的阶梯波,其波形近似为一三角波,如上图fx)所示 设主极中心取为原点O,取一经过距原点+x及x的闭合回路,设 Za为电枢绕组总导体数,D为电枢直径,根据安培环路定律,此回路 所含的安培导体数为: 2XZ a'a 在X处气隙的磁势为 1 a)=AX f(x)=-( A=2电枢表面单位长度上的安培导体数称为电负荷 在几何中性线处,即X=二处,交轴电枢磁势达到最大值F 2、直轴电枢磁势 若电刷从几何中性线移过β角(相应的电枢表面弧长bp) 将电枢磁动势分为两部分,即交轴分量和直轴分量 Fan=A(-ba)为交轴分量的最大值 Fad= ab 为直轴分量的最大值 当电枢旋转时,组成各支路的元件在变化,由于换向器的作用,每极 下元件中电流方向不变,所以电枢磁势在空间固定不动,即它与主磁
一个元件时，磁势波形为一个矩形波，三个元件时其磁势波形为三个 矩形波的叠加成为一个三个阶梯的阶梯波，若元件再增多，则其波形 为多个阶梯组成的阶梯波，其波形近似为一三角波，如上图 fa(x)所示。 设主极中心取为原点 O，取一经过距原点+x 及-x 的闭合回路，设 Za 为电枢绕组总导体数，D 为电枢直径，根据安培环路定律，此回路 所含的安培导体数为： D XZ i a a 2 在 X 处气隙的磁势为 2 2 ) 2 ( 2 1 ( ) = = AX − X D XZ i f x a a a D Z i A a a = 电枢表面单位长度上的安培导体数称为电负荷。 在几何中性线处，即 2 X = 处，交轴电枢磁势达到最大值 2 Faq = A 2、直轴电枢磁势 若电刷从几何中性线移过 β 角（相应的电枢表面弧长 bβ） 将电枢磁动势分为两部分，即交轴分量和直轴分量 ) 2 ( Faq = A − b 为交轴分量的最大值 Fad = Ab 为直轴分量的最大值 当电枢旋转时，组成各支路的元件在变化，由于换向器的作用，每极 下元件中电流方向不变，所以电枢磁势在空间固定不动，即它与主磁
场的分布波形是相对静止的。 a)电枢磁动势 b)交轴分量 c)直轴分量 图3-25电刷不在几何中性线上时,电枢磁动势的交轴分量和直轴分量 电枢反应 负载时电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应。如果电枢磁 动势有交轴和直轴分量,则电枢反应就相应的称为交轴电枢反应或直 轴电枢反应 1、交轴电枢反应 当电刷放在几何中性线上时,由电枢磁势波(三角波)可的电枢 磁密的分布波形 ∫a(x) b(x)=0m)=0H(x)为气隙长度,A为空气导磁系 数=4x×107 有上确定波形为马鞍形(如上图中bx)所示) 下面以直流发电机为例进行具体分析,将主极磁场与电枢磁场和 称,便可看出电枢反应的作用
场的分布波形是相对静止的。 三、电枢反应 负载时电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应。如果电枢磁 动势有交轴和直轴分量，则电枢反应就相应的称为交轴电枢反应或直 轴电枢反应。 1、 交轴电枢反应 当电刷放在几何中性线上时，由电枢磁势波（三角波）可的电枢 磁密的分布波形 H x f x b x a a 0 0 ( ) ( ) ( ) = = (x) 为气隙长度， 0 为空气导磁系 数=4π×10-7 有上确定波形为马鞍形（如上图中 ba(x)所示） 下面以直流发电机为例进行具体分析，将主极磁场与电枢磁场和 称，便可看出电枢反应的作用
发电机 电动机 交轴电枢磁场和气合成瞪场分布图 得出两点结论 1)气隙磁场发生畸变 2)去磁作用 2、直轴电枢反应 若电刷不在几何中性线上,除交轴电枢磁动势外,还有直轴电枢 磁动势,若为发电机电刷顺电枢旋转方向移β角,直轴电枢反应是去 磁的:若发电机电刷逆电枢旋转方向移β角,直轴电枢反应是增磁的。 电动机情况与发电机正好相反。 3-4直流电动机的感应电动势和电磁转矩 本节将推导电枢的感应电势和电磁转矩的计算公式。 电枢绕组的感应电动势 直流电机无论作为发电机还是作为电动机运行,电枢绕组中都感 应电动势,该感应电势指一条支路的电势(即电刷间的电势),简称电 枢电势 计算方法是首先推出每根导体的电势,则一条支路中各串联导体 的电动势的代数和即为电枢电势。 右图为气隙磁密分布与元件中电势方向 设电枢导体有效长度为L,导体切割气隙磁场 的速度为V,则每根导体的感应电势为: e =b LV b为导体所在处的气隙磁密 图3-27气隙磁场分布和导体感应 电动势、电磁力的计算
得出两点结论： 1）气隙磁场发生畸变 2）去磁作用 2、直轴电枢反应 若电刷不在几何中性线上，除交轴电枢磁动势外，还有直轴电枢 磁动势，若为发电机电刷顺电枢旋转方向移 β 角，直轴电枢反应是去 磁的；若发电机电刷逆电枢旋转方向移 β 角，直轴电枢反应是增磁的。 电动机情况与发电机正好相反。 3-4 直流电动机的感应电动势和电磁转矩 本节将推导电枢的感应电势和电磁转矩的计算公式。 一、 电枢绕组的感应电动势 直流电机无论作为发电机还是作为电动机运行，电枢绕组中都感 应电动势，该感应电势指一条支路的电势（即电刷间的电势），简称电 枢电势。 计算方法是首先推出每根导体的电势，则一条支路中各串联导体 的电动势的代数和即为电枢电势。 右图为气隙磁密分布与元件中电势方向 设电枢导体有效长度为 L，导体切割气隙磁场 的速度为 V，则每根导体的感应电势为： ex = bxLV x b 为导体所在处的气隙磁密