直流電機維修
直流電機的交流觀分析
時間：2013-9-24 1:05:26 來源：西安西瑪電機廠 作者：西瑪電機 點擊：
西安西瑪電機文章：大家都知道電機區分可以通過電流，電壓區分，按電流區分可以分為直流電機和交流電機，按電壓區分，可以區分為高壓電機和低壓電機，以下我們簡要以電機的電流，去看待直流電機的交流觀。
直流電機,就其本質而論,無非是一臺交流電機加一個換向器而已,其電樞繞組內的感應電動勢、電流等物理量都是交變的,只是憑藉換向器和電刷的配合產生換向作用,使之在電刷端變換成直流量。本文試圖持交流觀點,分析直流電機的幾個關鍵問題,即電樞繞組、電樞磁動勢、機電耦合項(感應電動勢和電磁轉矩)、運動方程等,以期更深入地認識電機的內在規律和相互聯系。
電樞繞組的分析交、直流電機電樞繞組的功能相同(產生感應電動勢和電磁轉矩),基本結構部件(繞組元件)一樣,在磁場中放置方式(嵌放在電樞上均勻分布的槽內)也無多大區別。由于電樞在磁場中旋轉,繞組內的感應電動勢是交變的,只不過由于換向的需要,直流電機電樞繞組元件必須經換向片相互串聯成閉合回路。于是持交流觀點,從分析元件中交變感應電動勢相量所構成的相量圖入手,可以判斷直流電機電樞繞組類同于何種交流繞組。
直流電機,就其本質而論,無非是一臺交流電機加一個換向器而已,其電樞繞組內的感應電動勢、電流等物理量都是交變的,只是憑藉換向器和電刷的配合產生換向作用,使之在電刷端變換成直流量。本文試圖持交流觀點,分析直流電機的幾個關鍵問題,即電樞繞組、電樞磁動勢、機電耦合項(感應電動勢和電磁轉矩)、運動方程等,以期更深入地認識電機的內在規律和相互聯系。
電樞繞組的分析交、直流電機電樞繞組的功能相同(產生感應電動勢和電磁轉矩),基本結構部件(繞組元件)一樣,在磁場中放置方式(嵌放在電樞上均勻分布的槽內)也無多大區別。由于電樞在磁場中旋轉,繞組內的感應電動勢是交變的,只不過由于換向的需要,直流電機電樞繞組元件必須經換向片相互串聯成閉合回路。于是持交流觀點,從分析元件中交變感應電動勢相量所構成的相量圖入手,可以判斷直流電機電樞繞組類同于何種交流繞組。
繞組內感應電動勢的相量圖以單疊繞組為例,構作感應電動勢的相量圖。
直流電機的電樞繞組為雙層繞組,元件數等于槽數。其繞組元件中交變感應電動勢的波形并非是正弦的,若僅取其基波,各元件中感應電動勢的相量可寫成EC1,EC2,,Ecm,這些相量的相位差決定于槽間磁場角AmAm= = (1)式中Q)))槽數;K)))槽數Q與極對數P之公因子;Qc=Q/K構作感應電動勢星形圖及相量圖如圖1所示。
設1號元件電動勢相量的相位角為零,各元件中感應電動勢的相量可表示為:
Ec1=Ecejob,Ec2=Ece-jA,,;Ecm=Ece-j(m-1)A從元件感應電動勢的相量圖看,這些元件的感應電動勢構成一組對稱圖1電動勢相量圖的m相感應電動勢。由于繞組元件構成閉合回路,此相量圖為一正多邊形,其邊數為相數m(圖1)。
如果Q與P有公因子K,則構成K個完全相同的正多邊形,即每相的感應電動勢由同相位的K個元件并聯而成。所以,直流電機電樞繞組可看成一種作多邊形聯接的對稱m相繞組。
再從正、負電刷兩端看,即從半個正多邊形看,一對電刷軸線將一個正多邊形分成兩半,每半個正多邊形表示由不同相位電動勢串聯成的一條支路,如圖1b所示。圖中上支路構成一單相繞組,其感應電動勢相量和為,下支路構成另一個單相繞組,其感應電動勢的相量和為。這兩條支路電動勢相量和互差P電角度,即因而經電刷并聯起來,不致出現環流。若電樞繞組有一對支路,其電動勢相量圖構成一個正多邊形;若有a對支路,則有a個相重合的正多邊形,而繞組有2a個單相繞組并由電刷并聯起來。所以從電刷端看,電樞繞組又可視為多對支路并聯的單相繞組。
因此,持交流觀點,就整個電樞繞組構成閉合回路而言,可視為一對稱m相繞組,而從電刷端看,則可視為一多對支路并聯的單相繞組。
繞組系數當將電樞繞組視為對稱m相繞組時,每相僅有一個元件(Q與P互質),或每相由K個(Q與P有公因子K)感應電動勢同相位的元件并聯而成,每相中無感應電動勢不同相位的元件串聯,即每極每相槽數Q為1,不存在繞組的分布問題。其基波及各奇次諧波的繞組系數中的分布系數kqM=1(M=1,3,5,,)。至于節距系數KgM,決定于元件的節距。一般直流電機繞組元件的節距yUS,則基波及各奇次諧波的節距系數KyMU1(M=1,3,5,,)。所以當電樞繞組視為對稱m相繞組時,其基波及各奇次諧波的繞組因數KdpMU1(M=1,3,5,,)。
當電樞繞組視為多對支路并聯的單相繞組時,其基波及各奇次諧波的分布系數,可從分布系數計算公式得出:
limKgM=lim = = (M=1,3,5,,)至于節距系數也可認為KyMU1(M=1,3,5,,)。所以將電樞繞組視為多對支路并聯的單相繞組時,其基波及各奇次諧波的繞組系數為KdqM= (M=1,3,5,,)
本文標簽:直流電機
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