西安西瑪電機(jī)文章：大家都知道電機(jī)區(qū)分可以通過電流，電壓區(qū)分，按電流區(qū)分可以分為直流電機(jī)和交流電機(jī)，按電壓區(qū)分，可以區(qū)分為高壓電機(jī)和低壓電機(jī)，以下我們簡要以電機(jī)的電流，去看待直流電機(jī)的交流觀。
直流電機(jī),就其本質(zhì)而論,無非是一臺交流電機(jī)加一個(gè)換向器而已,其電樞繞組內(nèi)的感應(yīng)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(chǎn)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(diǎn),分析直流電機(jī)的幾個(gè)關(guān)鍵問題,即電樞繞組、電樞磁動勢、機(jī)電耦合項(xiàng)(感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩)、運(yùn)動方程等,以期更深入地認(rèn)識電機(jī)的內(nèi)在規(guī)律和相互聯(lián)系。
電樞繞組的分析交、直流電機(jī)電樞繞組的功能相同(產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩),基本結(jié)構(gòu)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(nèi))也無多大區(qū)別。由于電樞在磁場中旋轉(zhuǎn),繞組內(nèi)的感應(yīng)電動勢是交變的,只不過由于換向的需要,直流電機(jī)電樞繞組元件必須經(jīng)換向片相互串聯(lián)成閉合回路。于是持交流觀點(diǎn),從分析元件中交變感應(yīng)電動勢相量所構(gòu)成的相量圖入手,可以判斷直流電機(jī)電樞繞組類同于何種交流繞組。
直流電機(jī),就其本質(zhì)而論,無非是一臺交流電機(jī)加一個(gè)換向器而已,其電樞繞組內(nèi)的感應(yīng)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(chǎn)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(diǎn),分析直流電機(jī)的幾個(gè)關(guān)鍵問題,即電樞繞組、電樞磁動勢、機(jī)電耦合項(xiàng)(感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩)、運(yùn)動方程等,以期更深入地認(rèn)識電機(jī)的內(nèi)在規(guī)律和相互聯(lián)系。
電樞繞組的分析交、
直流電機(jī)電樞繞組的功能相同(產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩),基本結(jié)構(gòu)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(nèi))也無多大區(qū)別。由于電樞在磁場中旋轉(zhuǎn),繞組內(nèi)的感應(yīng)電動勢是交變的,只不過由于換向的需要,直流電機(jī)電樞繞組元件必須經(jīng)換向片相互串聯(lián)成閉合回路。于是持交流觀點(diǎn),從分析元件中交變感應(yīng)電動勢相量所構(gòu)成的相量圖入手,可以判斷直流電機(jī)電樞繞組類同于何種交流繞組。
繞組內(nèi)感應(yīng)電動勢的相量圖以單疊繞組為例,構(gòu)作感應(yīng)電動勢的相量圖。
直流電機(jī)的電樞繞組為雙層繞組,元件數(shù)等于槽數(shù)。其繞組元件中交變感應(yīng)電動勢的波形并非是正弦的,若僅取其基波,各元件中感應(yīng)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(shù);K)))槽數(shù)Q與極對數(shù)P之公因子;Qc=Q/K構(gòu)作感應(yīng)電動勢星形圖及相量圖如圖1所示。
設(shè)1號元件電動勢相量的相位角為零,各元件中感應(yīng)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(yīng)電動勢的相量圖看,這些元件的感應(yīng)電動勢構(gòu)成一組對稱圖1電動勢相量圖的m相感應(yīng)電動勢。由于繞組元件構(gòu)成閉合回路,此相量圖為一正多邊形,其邊數(shù)為相數(shù)m(圖1)。
如果Q與P有公因子K,則構(gòu)成K個(gè)完全相同的正多邊形,即每相的感應(yīng)電動勢由同相位的K個(gè)元件并聯(lián)而成。所以,直流電機(jī)電樞繞組可看成一種作多邊形聯(lián)接的對稱m相繞組。
再從正、負(fù)電刷兩端看,即從半個(gè)正多邊形看,一對電刷軸線將一個(gè)正多邊形分成兩半,每半個(gè)正多邊形表示由不同相位電動勢串聯(lián)成的一條支路,如圖1b所示。圖中上支路構(gòu)成一單相繞組,其感應(yīng)電動勢相量和為,下支路構(gòu)成另一個(gè)單相繞組,其感應(yīng)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(jīng)電刷并聯(lián)起來,不致出現(xiàn)環(huán)流。若電樞繞組有一對支路,其電動勢相量圖構(gòu)成一個(gè)正多邊形;若有a對支路,則有a個(gè)相重合的正多邊形,而繞組有2a個(gè)單相繞組并由電刷并聯(lián)起來。所以從電刷端看,電樞繞組又可視為多對支路并聯(lián)的單相繞組。
因此,持交流觀點(diǎn),就整個(gè)電樞繞組構(gòu)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(lián)的單相繞組。
繞組系數(shù)當(dāng)將電樞繞組視為對稱m相繞組時(shí),每相僅有一個(gè)元件(Q與P互質(zhì)),或每相由K個(gè)(Q與P有公因子K)感應(yīng)電動勢同相位的元件并聯(lián)而成,每相中無感應(yīng)電動勢不同相位的元件串聯(lián),即每極每相槽數(shù)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(shù)中的分布系數(shù)kqM=1(M=1,3,5,,)。至于節(jié)距系數(shù)KgM,決定于元件的節(jié)距。一般直流電機(jī)繞組元件的節(jié)距yUS,則基波及各奇次諧波的節(jié)距系數(shù)KyMU1(M=1,3,5,,)。所以當(dāng)電樞繞組視為對稱m相繞組時(shí),其基波及各奇次諧波的繞組因數(shù)KdpMU1(M=1,3,5,,)。
當(dāng)電樞繞組視為多對支路并聯(lián)的單相繞組時(shí),其基波及各奇次諧波的分布系數(shù),可從分布系數(shù)計(jì)算公式得出:
limKgM=lim = = (M=1,3,5,,)至于節(jié)距系數(shù)也可認(rèn)為KyMU1(M=1,3,5,,)。所以將電樞繞組視為多對支路并聯(lián)的單相繞組時(shí),其基波及各奇次諧波的繞組系數(shù)為KdqM= (M=1,3,5,,)
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