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1、第三章 直流电机的电枢绕组,电枢绕组要求：在导体数量一定的条件下，应能够产生尽可能大的电势和电磁转矩，并要力求结构简单，运行可靠，维护方便。 种类：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组、混合绕组等。重点讲授：绕制规律、并联电路、电刷位置及性能特点。,本章主要内容,一、电枢绕组的一般知识二、单叠绕组三、单波绕组四、电枢绕组的感应电势,一、电枢绕组的一般知识,2、绕组的元件,两端分别连接到两个换向片上的单匝或多匝线圈,1、电枢绕组,在电枢上，由一些形状相同的绕组元件按一定规律连接成“电枢绕组”。,一、电枢绕组的一般知识,2、绕组的元件,(1) 元件边：元件放在电枢槽中的线段 (有效导体) 。,端
2、部：元件在电枢槽以外的连接部分。,(2) 双层绕组：上层边、下层边。,现代直流电机为双层绕组，元件一个边放在某一槽的上层，称为上层边，它的另一个边则放在另一槽的下层，称为下层边。,(3) 实际槽数Z、虚槽数Z1：,3、电枢绕组和换向片,通过换向片，6个元件依次串联构成一个闭合回路,一、电枢绕组的一般知识,位于对称位置的电刷将闭合的6个线圈分成两条对称的并联支路,4、电枢绕组、换向片与电刷连接,两个电刷位于换向器内圆对称位置（实际放置在外圆上）,一、电枢绕组的一般知识,5、几个基本概念(1) 元件数S，换向片数K，槽数Z,一、电枢绕组的一般知识,对于 , 即实际槽数虚槽数的双绕组情况。,(2)
3、节距,电枢绕组的连接规律用节距表示(详见下面的单叠绕组),二、单叠绕组,1、绕组的节距,单叠绕组：将相邻位置的元件顺序串联。,1、第一节距,2、第二节距,定义：元件下层边与其相连接的元件上层边之间的跨距。,定义：一个元件两个边 的之间的跨距。,3、合成节距 和换向片节距,为紧相连接的两元件对应边之间的跨距。,为元件的首尾端所连接的两个换向片之间的跨距。,二、单叠绕组,第一节距：元件的跨度；,第二节距和合成节距：元件之间的连接关系和绕组型式。,直观表示出元件的连接规律、元件与换相器的连 接方式、电刷的位置和个数。 (2) 实例步骤： 计算节距,二、单叠绕组,2、绕组辐射图,直流电机：,单叠绕组构
4、成实例,步骤：, 近似的电机横截面示意图, 元件连接次序表,绕组连接,1,2,15,13,14,16,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,1号元件的上层边放置在1号槽，并起于1号换向片。,相隔4个槽(即5号槽)放置1号元件的下层边。然后将1号元件下层边连接在与1号换向片相隔1个换向片的2号换向片上。,画辐射图,1,2,15,13,14,16,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,选择电刷位置原则,为使正、负电刷间引出的电动势最大，电刷应放在不同支路的交界处；在元件的端接线左、右对称的情况下，此位置恰好在磁极中心线下，所以有“电刷位于磁极轴线上”之说。(从实际电机空间观察电刷位
5、置的表述),选择电刷位置原则,由于被电刷短路的4个元件的边恰好位于两个主级中间的几何中线位置，如忽略元件和换向片的连线长度时，电刷就直接与旋转到几何中线上的元件边相接触了。所以还有“电刷位于几何中线上”之说。,该处的磁通密度为零，故被电刷短路的元件电势等于零，被电刷短路时不会产生环流，又对换向有利。,3、电枢绕组展开图,槽展开,二、单叠绕组,4、并联支路符号图,二、单叠绕组,单叠绕组的特点 并联支路对数等于磁极对数，即 。 电刷组数等于磁极数。,4、并联支路符号图,二、单叠绕组,5、讨论,磁极宽度、电刷宽度、支路元件数,三、单波绕组,1、单波绕组的节距,单波绕组:顺序相连的两元件处在相邻极对下
6、相近位置。,(1) 第一节距,(2) 合成节距,(3) 第二节距,2、单波绕组构成实例,直流电机：,步骤：, 计算节距, 近似的电机 横截面示意图, 元件连接次序表,3、单波绕组展开图,槽展开,4、并联支路符号图,单波绕组把所有处于相同极性下的元件都串联起来构成两条并联支路。单波绕组的并联支路对数与极对数无关，总等于1，即 。单波绕组从理论上讲，只需设两组电刷。但一般仍采用2P 组电刷。它可以减少电刷 的接触面积，随之可有效 缩短换向器的长度以节省 用铜量，还可平衡绕组支 路电势。,特别注意,上述讲解的绕组辐射图、绕组展开图和绕组并联支路符号图等只是为了讲述方便给出了一个特例。随着电枢旋转，各
7、元件的位置随着时间变化，构成支路的元件（包括数目）在交替更换，另外磁极和电刷的宽度也随着设计要求也有所变化，上述各图具有许多不同的形式，但总体来讲，各类图中其形式是类似的，计算结果也是相近的，而基本原理是完全一致的。,直流电机绕组的总结, 所有的直流电机的电枢绕组是无头无尾的闭 合绕组。 电枢绕组的支路数(2a)永远是成对出现， 这是由于磁极数(2p)是一个偶数。 电刷放置的一般原则是确保空载时通过正、负 电刷引出的电动势最大，或者说，被电刷短路 的元件中的电动势为零或接近于零。 对于端接对称的元件，电刷也就放置在主极轴 线下的换向片上。,单叠绕组和单波绕组的区别,单叠绕组和单波绕组的区别,四、电枢绕组的感应电势,1、定义：正负电刷之间的直流电势，也等于电枢绕组的并联支路电势。(简称电枢电势)2、计算方法：电枢绕组总导体数为N( ),每条支路串联的有效导体数为 N/2a。,求出一根导体在一个极距范围内切割气隙磁密的平均感应电势，乘上一个支路里总的导体数。,讨论：绕组短距、电刷短路、齿槽效应 每极主（气隙）磁通（空载、负载）,直流电机电势常数,P.32：3-4、5、6、73-5题中绘制绕组展开图时，建议磁极宽度占极距的75%，电刷宽度等同于换向片宽度。,作业,
