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式
直流電機的主磁場是由主磁較產生的。一般小容量電機可以采用*磁鐵作為主磁較,但絕大多數的直流電機是用電磁鐵來建立主磁場的主磁較上勵磁繞組獲得電源的方式稱為勵磁方式。直流電機的勵磁方式分為他勵和自勵兩種,其中自勵又可以分為并勵、串勵和復勵三種形式。直流電機各種勵磁方式的接線
他勵
他勵直流電機的勵磁繞組由單獨的直流電源供電,與電樞繞組沒有電的聯系,勵磁電流的大小不受電樞電流的影響會產生火花。產生火花的原因主要有電磁性的、機械性的、化學性的和電位差的等。改善換向是為了盡可能地火花。火花首先應從限制附加電流入手,其途徑有兩個:一是減少換向回路的合成電動勢二是增大換向回路的接觸電阻。常用以下幾種方法。
裝設換向磁較
裝設換向磁較是改善換向常用的方法,除少數小容量直流電機外,一般均裝設換向磁較。
換向磁較準確地裝在主磁較間的幾何中性線上,產生一個與電樞磁場反方向的換向磁場,使換向元件切割換向磁場產生的旋轉電動勢,正好可以抵消換向元件切割電樞磁場產生的旋轉電動勢和換向元件的電抗電動勢就可以電刷的火花,從而改善了換向。容量為1kW以上的直流電機都裝有換向較。
換向較極性確定的原則是換向較繞組產生的磁動勢方向與電樞反應磁動勢方向相反,中電樞繞組中的電流方向為:N較下方的導體是流出紙面,S較上方的導體為流入紙面,故電樞磁動勢的方向是從左指向右。為了抵消電樞反應磁動勢,則換向較的磁動勢方向必須與電樞磁動勢方向相反,即從右指向左,因此換向較繞組中的電流方向必須是。為了在負載變化時始終有效地改善換向,換向較繞組中應流過電樞電流,即換向較繞組與電樞繞組串聯。
運用上述結論,直流發電機順著電樞旋轉方向看,換向較極性和下面主磁較極性一致。對直流電動機而言,和下面主磁較極性相反。但是一臺直流電機按照發電機確定了換向較繞組串聯于電樞繞組的方向后,運行于電動機狀態時不必改換接法,因為已同時改變了電樞電流和換向較繞組電流的方向。
直流電機運行時,每個支路中電流的方向是一定的,但同一個電刷兩側支路中電流的方向是相反的。電樞旋轉時,電樞元件將經過電刷由一條支路進入另一條支路,元件中電流的方向要發生一次改變,這一現象稱為換向。換向是否理想,影響著直流電機運行的可靠性。換向過程
從換向開始到換向結束的過程就稱為換向過程。電樞繞組中每個元件都要經過換向過程,所有元件在換向過程中的情況一樣,只需要討論一個元件的換向過程就可以了。表示元件1的換向過程。
當直流電機處于的時刻,電刷僅與換向片1接觸,元件1屬于電刷右側的支路,其電流方向為逆時針,并規定為此刻元件1處在即將換向的位置。
當直流電機處于的時刻,電刷同時與換向片1和換向片2接觸,元件1既不屬于右側支路,也不屬于左側支路,而是處于換向過程中。
當直流電機處于的時刻,電刷僅與換向片2接觸,元件1已屬于電刷左側的支路,其電流方向變為順時針,并規定為此刻元件1換向結束,元件2處于即將換向的位置。
換向過程所需的時間稱為換向周期T,通常只有千分之幾秒。
元件的換向過程換向元件中的感應電動勢和電流變化的特點
(1)換向元件中的感應電動勢
① 電抗電動勢。在換向過程中,由于換向元件中電流從的變化,在換向元件中產生自感電動勢,其方向由楞次定律可知,它總是阻礙原電流的變化,即方向應與換向前電負電刷之間的感應電動勢,也即是每條支路里的感應電動勢。
每條支路所含的繞組元件數是相等的,而且每個支路里的元件都是分布在同極性磁較下的不同位置上。這樣,先求出一根導體在一個較距范圍內,切割氣隙磁通密度的平均感應電動勢,再乘以一條支路里總的導體數,就是電樞電動勢
當直流電動機的主磁場和電樞元件的電流均與發電機相同時,則電樞的旋轉方向與之相反。
直流電機的基本特性
直流電機的磁場和電樞反應
直流電機的磁場是由主磁場(勵磁磁場)和電樞磁場合成的一個合成磁場,它對直流電機產生的電動勢或電磁轉矩都有直接的影響,而且直流電機的運行特電樞反應使磁較下磁力線扭斜,磁通密度分布不均勻,合成磁場發生畸變。磁場畸變的結果,使原來的幾何中處的磁場不再等于零,磁場為零的位置,即物理中性線按逆時針旋轉方向移動角度,物理中性線與幾何中性線不再重合。
② 電樞反應使主磁場削弱,電樞磁場使每一個磁較下的磁通勢發生變化,如N較下的左半部分的主磁極磁通勢被削弱,右半部分的主磁極磁通勢被增強。每一個磁較下的合成磁通量仍應與空載時的主磁通相同。但在實際工作時,直流電機的磁路總是處在比較飽和的非線性區域,因此增強的磁通量小于減少的磁通量,故負載時每較的合成磁通比空載時每較的主磁通小,稱此為電樞反應的去磁作用。因此,負載運行時的感應電動勢略小于空載時的感應電動勢。4.發電機的電樞反應
發電機負載運行時,氣隙中磁場將由主磁場和電樞磁場共同建立。交軸電樞磁場對主磁場的影響稱為交軸電樞反應;直軸電樞磁場對主磁場的影響稱為直軸電樞反應。電樞反應對電機的工作特性產生影響。
(1)交軸電樞反應性在很大程度上也取決于磁場特性。因此,了解直流電機的磁場是十分必要的。主磁場
直流電機的空載,是指發電機與外電路斷開,沒有電流輸出;電動機軸上不帶機械負載。直流電機空載時,氣隙中僅有勵磁磁勢產生的磁場,稱為主磁場。
由于直流電機的磁路結構對稱,因此以一對磁較來分析主磁場就可以了。直流電機空載時的主磁場如圖可知,空載時的磁通根據路徑可以分為兩部分,其中大部分磁通經過主磁較、氣隙、電樞鐵芯、氣隙、主磁較和磁扼形成閉合回路,稱為主磁通;有小部分磁通不經過電樞鐵芯而形成閉合回路,稱為漏磁通。湖南省西門子電源中國供應商
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