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当直流电机处于的时刻,电刷仅与换向片1接触,元件1属于电刷右侧的支路,其电流方向为逆时针,并规定为此刻元件1处在即将换向的位置。
当直流电机处于的时刻,电刷同时与换向片1和换向片2接触,元件1既不属于右侧支路,也不属于左侧支路,而是处于换向过程中。
当直流电机处于的时刻,电刷仅与换向片2接触,元件1已属于电刷左侧的支路,其电流方向变为顺时针,并规定为此刻元件1换向结束,元件2处于即将换向的位置。
换向过程所需的时间称为换向周期T,通常只有千分之几秒。
元件的换向过程换向元件中的感应电动势和电流变化的特点
(1)换向元件中的感应电动势
① 电抗电动势。在换向过程中,由于换向元件中电流从的变化,在换向元件中产生自感电动势,其方向由楞次定律可知,它总是阻碍原电流的变化,即方向应与换向前电负电刷之间的感应电动势,也即是每条支路里的感应电动势。
每条支路所含的绕组元件数是相等的,而且每个支路里的元件都是分布在同极性磁极下的不同位置上。这样,先求出一根导体在一个极距范围内,切割气隙磁通密度的平均感应电动势,再乘以一条支路里总的导体数,就是电枢电动势
当直流电动机的主磁场和电枢元件的电流均与发电机相同时,则电枢的旋转方向与之相反。
直流电机的基本特性
直流电机的磁场和电枢反应
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直流电机的磁场是由主磁场(励磁磁场)和电枢磁场合成的一个合成磁场,它对直流电机产生的电动势或电磁转矩都有直接的影响,而且直流电机的运行特电枢反应使磁极下磁力线扭斜,磁通密度分布不均匀,合成磁场发生畸变。磁场畸变的结果,使原来的几何中处的磁场不再等于零,磁场为零的位置,即物理中性线按逆时针旋转方向移动角度,物理中性线与几何中性线不再重合。
② 电枢反应使主磁场削弱,电枢磁场使每一个磁极下的磁通势发生变化,如N极下的左半部分的主磁极磁通势被削弱,右半部分的主磁极磁通势被增强。每一个磁极下的合成磁通量仍应与空载时的主磁通相同。但在实际工作时,直流电机的磁路总是处在比较饱和的非线性区域,因此增强的磁通量小于减少的磁通量,故负载时每极的合成磁通比空载时每极的主磁通小,称此为电枢反应的去磁作用。因此,负载运行时的感应电动势略小于空载时的感应电动势。4.发电机的电枢反应
发电机负载运行时,气隙中磁场将由主磁场和电枢磁场共同建立。交轴电枢磁场对主磁场的影响称为交轴电枢反应;直轴电枢磁场对主磁场的影响称为直轴电枢反应。电枢反应对电机的工作特性产生影响。
(1)交轴电枢反应性在很大程度上也取决于磁场特性。因此,了解直流电机的磁场是十分必要的。主磁场
直流电机的空载,是指发电机与外电路断开,没有电流输出;电动机轴上不带机械负载。直流电机空载时,气隙中仅有励磁磁势产生的磁场,称为主磁场。
由于直流电机的磁路结构对称,因此以一对磁极来分析主磁场就可以了。直流电机空载时的主磁场如图可知,空载时的磁通根据路径可以分为两部分,其中大部分磁通经过主磁极、气隙、电枢铁芯、气隙、主磁极和磁扼形成闭合回路,称为主磁通;有小部分磁通不经过电枢铁芯而形成闭合回路,称为漏磁通。起机电能量转换作用的是主磁通,通常漏磁通约占主磁通的15%左右。
在电枢表面磁感应强度为零的地方是物理中性线 m-m,空载时它与磁极的几何中性线重合。电枢磁场