1、1.4 直流电机的电枢电动势、电磁转矩和电磁功率,1.4,教学内容：,1.4.1 直流电机的电枢电动势,1.4.2 直流电机的电磁转矩,1.4.3 直流电机的电磁功率,教学目的与要求：,1 掌握直流电机的电枢电动势公式及性质,2 掌握直流电机的电磁转矩公式及性质,3 掌握直流电机的电磁功率公式及性质,1.4.1 直流电机的电枢电动势一条支路的感应电动势,产生:电枢旋转时,主磁场在电枢绕组中感应的电动势简称为电枢电动势。,性质: 发电机电源电动势(与电枢电流同方向);电动机反电动势(与电枢电流反方向).,可见,直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通及转速有关。,大小:,1.4.1,1.4.2
2、直流电机的电磁转矩,产生:电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受电磁力的作用,该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。,大小:,性质: 发电机制动(与转速方向相反)；电动机驱动(与转速方向相同)。,可见，制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电流成正比,1.4.2,1.4.3 直流电机的电磁功率,产生:电磁转矩与转子角速度的乘积，反应了直流电机机电能量转换的功率。,大小:,性质: 发电机从原动机吸收的机械功率；电动机从电源吸收的电功率。,可见，电磁功率在电气和机械两个方面的表达式不同，正好符合能量守恒定律。,1.4.3,1.4,教学重点：,1 掌握直流电机的电枢电动势公式及性质,2 掌握直流电
3、机电磁转矩的公式及性质,3 掌握直流电机的电磁功率公式及性质,教学难点：,直流电机电枢电动势、电磁转矩和电磁功率公式的推导,作业：,P51：1.12；1.13,小结,1.5 直流电机的换向,1.5,教学内容：,1.5.1 换向概述,1.5.2 换向的电磁理论,1.5.3 改善换向的方法,教学目的与要求：,1 掌握直流电机换向和换向周期的概念,2 了解直流电机换向的电磁理论,3 了解直流电机的换向方法,1.5.1 换向概述,为了分析方便假定换向片的宽度等于电刷的宽度。,直流电机的某一个元件经过电刷，从一条支路换到另一条支路时,元件里的电流方向改变，即换向。,电枢移到电刷与换向片2接触时，元件1的
4、被短路，电流被分流。,电刷与换向片1接触时，元件1 中的电流方向如图所示，大小为 。,电刷仅与换向片2接触时，元件1 中的电流方向如图所示，大小为,1.5.1,1.5.1,换向问题很复杂，换向不良会在电刷与换向片之间产生火花。当火花大到一定程度，可能损坏电刷和换向器表面，使电机不能正常工作。,产生火花的原因很多，除了电磁原因外，还有机械的原因。此外换向过程还伴随着电化学和电热学等现象。,元件从开始换向到换向终了所经历的时间，称为换向周期。换向周期通常只有千分之几秒。直流电机在运行中，电枢绕组每个元件在经过电刷时都要经历换向过程。,1.5.1,1.5.2 换向的电磁理论,换向元件中的电动势：,自
5、感电动势 和互感电动势 ：换向元件（线圈）在换向过程中电流改变而产生的。,切割电动势 ：在几何中性线处，由于电枢反应在存在，电枢反应磁密不为零，在换向元件中感应切割电动势。,换向元件中的合成电动势为：,根据楞次定律，自感电动势、互感电动势和切割电动势总是阻碍换向的。,换向电动势 ：在几何中性线处，换向元件在换向磁场中感应的电动势。换向电动势是帮助换向的。,1.5.2,换向元件中的电流：,设两相邻的换向片与电刷的接触电阻分别是 和 ，元件自身的电阻为 ,流过的电流为 ,元件与换向片间的连线电阻为 ,元件在换向时的回路方程：,忽略元件电阻和元件与换向片间的连线电阻，并设电刷与换向片的接触总电阻为 ，则可推导出换向元件中的电流变化规律为,1.5.2,1.5.2,1.5.3 改善换向的方法,除了直线换向外，延迟和超越换向时的合成电动势不为零，换向元件中产生附加换向电流，附加换向电流足够大时会在电刷下产生火花。还有机械和化学方面的因素也能引起换向不良产生火花。,改善换向一般采用以下方法：,1.5.3,移动电刷位置,1.5,教学重点：,1 掌握直流电机的换向概念,2 掌握直流电机改善换向的方法,教学难点：,直流电机换向的电磁理论,作业：,P52：1.18,小结,
