直流电机维修
直流电机的交流观分析
时间：2013-9-24 1:05:26 来源：西安西玛电机厂 作者：西玛电机 点击：
西安西玛电机文章：大家都知道电机区分可以通过电流，电压区分，按电流区分可以分为直流电机和交流电机，按电压区分，可以区分为高压电机和低压电机，以下我们简要以电机的电流，去看待直流电机的交流观。
直流电机,就其本质而论,无非是一台交流电机加一个换向器而已,其电枢绕组内的感应电动势、电流等物理量都是交变的,只是凭藉换向器和电刷的配合产生换向作用,使之在电刷端变换成直流量。本文试图持交流观点,分析直流电机的几个关键问题,即电枢绕组、电枢磁动势、机电耦合项(感应电动势和电磁转矩)、运动方程等,以期更深入地认识电机的内在规律和相互联系。
电枢绕组的分析交、直流电机电枢绕组的功能相同(产生感应电动势和电磁转矩),基本结构部件(绕组元件)一样,在磁场中放置方式(嵌放在电枢上均匀分布的槽内)也无多大区别。由于电枢在磁场中旋转,绕组内的感应电动势是交变的,只不过由于换向的需要,直流电机电枢绕组元件必须经换向片相互串联成闭合回路。于是持交流观点,从分析元件中交变感应电动势相量所构成的相量图入手,可以判断直流电机电枢绕组类同于何种交流绕组。
直流电机,就其本质而论,无非是一台交流电机加一个换向器而已,其电枢绕组内的感应电动势、电流等物理量都是交变的,只是凭藉换向器和电刷的配合产生换向作用,使之在电刷端变换成直流量。本文试图持交流观点,分析直流电机的几个关键问题,即电枢绕组、电枢磁动势、机电耦合项(感应电动势和电磁转矩)、运动方程等,以期更深入地认识电机的内在规律和相互联系。
电枢绕组的分析交、直流电机电枢绕组的功能相同(产生感应电动势和电磁转矩),基本结构部件(绕组元件)一样,在磁场中放置方式(嵌放在电枢上均匀分布的槽内)也无多大区别。由于电枢在磁场中旋转,绕组内的感应电动势是交变的,只不过由于换向的需要,直流电机电枢绕组元件必须经换向片相互串联成闭合回路。于是持交流观点,从分析元件中交变感应电动势相量所构成的相量图入手,可以判断直流电机电枢绕组类同于何种交流绕组。
绕组内感应电动势的相量图以单叠绕组为例,构作感应电动势的相量图。
直流电机的电枢绕组为双层绕组,元件数等于槽数。其绕组元件中交变感应电动势的波形并非是正弦的,若仅取其基波,各元件中感应电动势的相量可写成EC1,EC2,,Ecm,这些相量的相位差决定于槽间磁场角AmAm= = (1)式中Q)))槽数;K)))槽数Q与极对数P之公因子;Qc=Q/K构作感应电动势星形图及相量图如图1所示。
设1号元件电动势相量的相位角为零,各元件中感应电动势的相量可表示为:
Ec1=Ecejob,Ec2=Ece-jA,,;Ecm=Ece-j(m-1)A从元件感应电动势的相量图看,这些元件的感应电动势构成一组对称图1电动势相量图的m相感应电动势。由于绕组元件构成闭合回路,此相量图为一正多边形,其边数为相数m(图1)。
如果Q与P有公因子K,则构成K个完全相同的正多边形,即每相的感应电动势由同相位的K个元件并联而成。所以,直流电机电枢绕组可看成一种作多边形联接的对称m相绕组。
再从正、负电刷两端看,即从半个正多边形看,一对电刷轴线将一个正多边形分成两半,每半个正多边形表示由不同相位电动势串联成的一条支路,如图1b所示。图中上支路构成一单相绕组,其感应电动势相量和为,下支路构成另一个单相绕组,其感应电动势的相量和为。这两条支路电动势相量和互差P电角度,即因而经电刷并联起来,不致出现环流。若电枢绕组有一对支路,其电动势相量图构成一个正多边形;若有a对支路,则有a个相重合的正多边形,而绕组有2a个单相绕组并由电刷并联起来。所以从电刷端看,电枢绕组又可视为多对支路并联的单相绕组。
因此,持交流观点,就整个电枢绕组构成闭合回路而言,可视为一对称m相绕组,而从电刷端看,则可视为一多对支路并联的单相绕组。
绕组系数当将电枢绕组视为对称m相绕组时,每相仅有一个元件(Q与P互质),或每相由K个(Q与P有公因子K)感应电动势同相位的元件并联而成,每相中无感应电动势不同相位的元件串联,即每极每相槽数Q为1,不存在绕组的分布问题。其基波及各奇次谐波的绕组系数中的分布系数kqM=1(M=1,3,5,,)。至于节距系数KgM,决定于元件的节距。一般直流电机绕组元件的节距yUS,则基波及各奇次谐波的节距系数KyMU1(M=1,3,5,,)。所以当电枢绕组视为对称m相绕组时,其基波及各奇次谐波的绕组因数KdpMU1(M=1,3,5,,)。
当电枢绕组视为多对支路并联的单相绕组时,其基波及各奇次谐波的分布系数,可从分布系数计算公式得出:
limKgM=lim = = (M=1,3,5,,)至于节距系数也可认为KyMU1(M=1,3,5,,)。所以将电枢绕组视为多对支路并联的单相绕组时,其基波及各奇次谐波的绕组系数为KdqM= (M=1,3,5,,)
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