§ 1-3 直流电机的磁场
直流电机磁场由永久磁铁或励磁绕组通以直流电励磁产生。励磁绕组和电枢绕组不同的联接，决定了不同的励磁方式。
不同的励磁方式,电机的性能将不同。
一、励磁方式励磁方式他励 串励 并励复励 永磁材料励磁
I＝ Ia I＝ Ia＝ If I=Ia+If
I=Ia
Ifc=Ia,I=Ia+Ifb;
I=Ifc=Ia+Ifb
直流电机的磁场和磁路磁场由电机中各绕组、包括励磁绕组、电枢绕组、附加极绕组、补偿绕组共同产生。 励磁绕组起主要作用 。
（ 1）线圈套在铁心上产生磁场。磁力线集中在铁磁物质内。
（ 2）磁路：使磁力线集中经过的路径。
（ 3）磁路计算：
IdlHn kk IWlH
1 S
BBH?
二、空载时磁场分布直流电机空载时的磁场分布磁路从 气隙 1出发经 －电枢齿
－电枢轭－电枢齿 2－气隙 2－
主磁极 2－定子轭－主磁极 1，
最后又回到 气隙 1
磁通、磁路主磁通、主磁路：由 N极出发,经气隙进入电枢齿部，
经电枢铁心的磁轭到另外的电枢齿，通过气隙进入 S极，
再经定子轭回到原来 N极。
主磁通交链励磁绕组和电枢绕组，
在电枢绕组中感应电势，产生电磁转矩。
漏磁通、漏磁路：不进入电枢铁心，直接经过相邻的磁极或定子轭。
影响饱和程度主磁通和漏磁通
主磁通 φ0和漏磁通 φσ由同一磁动势建立；
φ0所走的路径气隙小，磁阻小；
漏磁通所走的路径气隙大，磁阻大；
漏磁系数,;1
0?
k 00
kp
励磁磁势的计算 *
磁路,两个气隙、两个电枢齿、一段电枢轭、两个主极铁心和一个定子轭。
xx LHF磁势：
计算方法,1。先求经过某一段的磁通；
2。根据该段的截面积 SX计算该段的磁密 BX；
3。由 Bx在磁化曲线上查 HX。
气隙磁场在一个磁极的范围内，励磁磁势大小一样，
Bδ大小完全与气隙长度成反比。
引进极弧系数 bp’和气隙卡氏系数主磁场磁密的分布在主极直轴附近的气隙较小，并且气隙均匀，磁阻小，即此位置的主磁场较强，在此位置以外，气隙逐渐增大，主磁场也逐渐减弱，到两极之间的几何中线处时，磁密等于 0。
空载磁化曲线磁化曲线：表示空载主磁通 Φ0与主极磁动势 Ff之间的关系曲线,Φ0＝ f（ Ff）。通过实验或计算得到。
Φ0
Ff
直线，不饱和部分膝点饱和部分
F0’ Fδ’
'
'
0
F
Fk?
(约 1.1~1.35)
三、直流电机负载时磁场主极磁场 电枢磁场 合成磁场电枢磁场、电枢反应的定义
直流电机负载后，电枢绕组有电流通过，该电流建立的磁场简称 电枢磁场,电枢磁场对主磁场的影响就称为 电枢反应 。
当电机带上负载后，电机的气隙磁场由主磁场和电枢两个磁场共同决定。电枢磁动势的出现，使气隙磁场发生畸变，即电枢反应。
各支路电流都是通过电刷引入获引出，因此电刷是电枢表面上电流分布的分界线。电枢磁势的轴线总是与电刷轴线相重合。
1,交轴磁势与主极轴线正交的轴线通常称为交轴与主极轴线重合的轴线称为直轴；
2 直轴磁势电刷不在几何中心线上,电枢磁势分为交轴和直轴分量
3 交轴电枢反应
N S
主极产生磁场的磁密波形
)2 (21 xDNiF
a
a
ax axax
FB
0
电枢绕组产生磁场的磁密波形合成磁场的磁密波形
4 直轴电枢反应增磁与去磁与电刷的旋转角度有关。
若电机为发电机时，电刷顺转向移动 β角。
★★直流发电机的电刷是顺转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是 去磁 的。
★★而直流发电机的电刷若是逆转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是 增磁 的。
直流电机的电枢反应电枢反应,电枢磁动势对主极励磁磁动势建立的气隙磁场的影响。
具体表现,
使气隙磁场分布发生畸变；
使物理中性线位移（空载时，电机物理中性线与几何中性线重合；负载时，物理中性线发生偏转；
呈去磁作用
§ 1－ 4 直流电机的感应电势和电磁转矩一、直流电机的电枢电势电枢电势,直流机正、负电刷之间的感应电势，
即每个支路里的感应电势。
计算,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 。
直流电机的感应电势具体计算：
一根导体,vlBe iavav Bav,平均磁密 ； li,导体长度 ；
v,电枢旋转线速度
602
npv n,电枢旋转速度（ r/min)
iav lB
,每极磁通支路电势：
nCn
a
pN
n
pl
la
N
e
a
N
E
e
i
i
ava
60
60
2
22
Ce：电势常数
N：总导体数电枢电势的认识
nCenapNE a60
一台制造好的电机,它的电枢电势 (V)正比于每极磁通 φ （韦伯 )和转速 n（ r/min),与磁密分布无关。
对电枢电势的认识：
二、电磁转矩一根导体的平均电磁力：
aiavav ilBf a
Ii a
a 2?
作用在电枢上的总电磁力：
NilBNff aiavav
电磁转矩：
22
DNilBDfM
aiavem
pD 2?
aMa
a
i
i
em ICIa
pNpN
a
Il
lM
22
2
2
CM,转矩常数电磁转矩的认识
aMaem ICIa
pNM
2
一台制造好的电机,它的电磁转矩正比于每极磁通和电枢电流,与磁密分布无关。
电势常数 Ce和转矩常数 CM决定于结构常数。
它们的关系为：
2
60?
e
M
C
C
三、电磁功率电枢电功率
emaM
aeaaem
MInC
InCIEP
60
2
直流电动机：从电源吸收的电功率,通过电磁感应作用,转换成轴上的机械功率；
直流发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的机械功率等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的电功率。
机械功率
直流电机磁场由永久磁铁或励磁绕组通以直流电励磁产生。励磁绕组和电枢绕组不同的联接，决定了不同的励磁方式。
不同的励磁方式,电机的性能将不同。
一、励磁方式励磁方式他励 串励 并励复励 永磁材料励磁
I＝ Ia I＝ Ia＝ If I=Ia+If
I=Ia
Ifc=Ia,I=Ia+Ifb;
I=Ifc=Ia+Ifb
直流电机的磁场和磁路磁场由电机中各绕组、包括励磁绕组、电枢绕组、附加极绕组、补偿绕组共同产生。 励磁绕组起主要作用 。
（ 1）线圈套在铁心上产生磁场。磁力线集中在铁磁物质内。
（ 2）磁路：使磁力线集中经过的路径。
（ 3）磁路计算：
IdlHn kk IWlH
1 S
BBH?
二、空载时磁场分布直流电机空载时的磁场分布磁路从 气隙 1出发经 －电枢齿
－电枢轭－电枢齿 2－气隙 2－
主磁极 2－定子轭－主磁极 1，
最后又回到 气隙 1
磁通、磁路主磁通、主磁路：由 N极出发,经气隙进入电枢齿部，
经电枢铁心的磁轭到另外的电枢齿，通过气隙进入 S极，
再经定子轭回到原来 N极。
主磁通交链励磁绕组和电枢绕组，
在电枢绕组中感应电势，产生电磁转矩。
漏磁通、漏磁路：不进入电枢铁心，直接经过相邻的磁极或定子轭。
影响饱和程度主磁通和漏磁通
主磁通 φ0和漏磁通 φσ由同一磁动势建立；
φ0所走的路径气隙小，磁阻小；
漏磁通所走的路径气隙大，磁阻大；
漏磁系数,;1
0?
k 00
kp
励磁磁势的计算 *
磁路,两个气隙、两个电枢齿、一段电枢轭、两个主极铁心和一个定子轭。
xx LHF磁势：
计算方法,1。先求经过某一段的磁通；
2。根据该段的截面积 SX计算该段的磁密 BX；
3。由 Bx在磁化曲线上查 HX。
气隙磁场在一个磁极的范围内，励磁磁势大小一样，
Bδ大小完全与气隙长度成反比。
引进极弧系数 bp’和气隙卡氏系数主磁场磁密的分布在主极直轴附近的气隙较小，并且气隙均匀，磁阻小，即此位置的主磁场较强，在此位置以外，气隙逐渐增大，主磁场也逐渐减弱，到两极之间的几何中线处时，磁密等于 0。
空载磁化曲线磁化曲线：表示空载主磁通 Φ0与主极磁动势 Ff之间的关系曲线,Φ0＝ f（ Ff）。通过实验或计算得到。
Φ0
Ff
直线，不饱和部分膝点饱和部分
F0’ Fδ’
'
'
0
F
Fk?
(约 1.1~1.35)
三、直流电机负载时磁场主极磁场 电枢磁场 合成磁场电枢磁场、电枢反应的定义
直流电机负载后，电枢绕组有电流通过，该电流建立的磁场简称 电枢磁场,电枢磁场对主磁场的影响就称为 电枢反应 。
当电机带上负载后，电机的气隙磁场由主磁场和电枢两个磁场共同决定。电枢磁动势的出现，使气隙磁场发生畸变，即电枢反应。
各支路电流都是通过电刷引入获引出，因此电刷是电枢表面上电流分布的分界线。电枢磁势的轴线总是与电刷轴线相重合。
1,交轴磁势与主极轴线正交的轴线通常称为交轴与主极轴线重合的轴线称为直轴；
2 直轴磁势电刷不在几何中心线上,电枢磁势分为交轴和直轴分量
3 交轴电枢反应
N S
主极产生磁场的磁密波形
)2 (21 xDNiF
a
a
ax axax
FB
0
电枢绕组产生磁场的磁密波形合成磁场的磁密波形
4 直轴电枢反应增磁与去磁与电刷的旋转角度有关。
若电机为发电机时，电刷顺转向移动 β角。
★★直流发电机的电刷是顺转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是 去磁 的。
★★而直流发电机的电刷若是逆转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是 增磁 的。
直流电机的电枢反应电枢反应,电枢磁动势对主极励磁磁动势建立的气隙磁场的影响。
具体表现,
使气隙磁场分布发生畸变；
使物理中性线位移（空载时，电机物理中性线与几何中性线重合；负载时，物理中性线发生偏转；
呈去磁作用
§ 1－ 4 直流电机的感应电势和电磁转矩一、直流电机的电枢电势电枢电势,直流机正、负电刷之间的感应电势，
即每个支路里的感应电势。
计算,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 。
直流电机的感应电势具体计算：
一根导体,vlBe iavav Bav,平均磁密 ； li,导体长度 ；
v,电枢旋转线速度
602
npv n,电枢旋转速度（ r/min)
iav lB
,每极磁通支路电势：
nCn
a
pN
n
pl
la
N
e
a
N
E
e
i
i
ava
60
60
2
22
Ce：电势常数
N：总导体数电枢电势的认识
nCenapNE a60
一台制造好的电机,它的电枢电势 (V)正比于每极磁通 φ （韦伯 )和转速 n（ r/min),与磁密分布无关。
对电枢电势的认识：
二、电磁转矩一根导体的平均电磁力：
aiavav ilBf a
Ii a
a 2?
作用在电枢上的总电磁力：
NilBNff aiavav
电磁转矩：
22
DNilBDfM
aiavem
pD 2?
aMa
a
i
i
em ICIa
pNpN
a
Il
lM
22
2
2
CM,转矩常数电磁转矩的认识
aMaem ICIa
pNM
2
一台制造好的电机,它的电磁转矩正比于每极磁通和电枢电流,与磁密分布无关。
电势常数 Ce和转矩常数 CM决定于结构常数。
它们的关系为：
2
60?
e
M
C
C
三、电磁功率电枢电功率
emaM
aeaaem
MInC
InCIEP
60
2
直流电动机：从电源吸收的电功率,通过电磁感应作用,转换成轴上的机械功率；
直流发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的机械功率等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的电功率。
机械功率
