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张 勇 主 编电 机 拖 动 与 控 制面 向 21世 纪 高 职 高 专 系 列 教 材 第 0章 电 机 概 述v电 机 的 定 义 电 机 是 一 种 能 实 现 机 电 能 量 转 换 的 电 磁 装 置 ， 是 电动 机 和 发 电 机 的 统 称 。 将 电 能 转 换 为 机 械 能 的 电 机 称 为电 动 机 ； 将 机 械 能 转 换 为 电 能 的 电 机 称 为 发 电 机 。v工 作 原 理 电 磁 感 应 定 律 、 电 磁 力 定 律 及 电 流 的 磁 效 应 。v构 造 的 一 般 原 则 用 适 当 的 导 磁 和 导 电 材 料 构 成 能 互 相 进 行 电 磁 感 应的 电 路 和 磁 路 ， 以 产 生 电 磁 功 率 和 电 磁 转 矩 ， 达 到 能 量转 换 的 目 的 。 v电 机 分 类 ：变 压 器 直 流 电 机伺 服 电 动 机 、 步 进 电 动 机 、 测 速 发 电 机 回 转 变 压 器 、 自 整 角 机 、 直 线 电 动 机电 力 变 压 器 ： 升 压 变 压 器 、 降 压 变 压 器动 力 电 机微 特 电 机 感 应 电 机同 步 电 机 感 应 电 动 机感 应 发 电 机交 流 电 机 同 步 电 动 机同 步 发 电 机同 步 补 偿 机直 流 电 动 机直 流 发 电 机旋转电机静止电 机 特 种 变 压 器 ： 自 耦 、 三 绕 组 、 互 感 器 本 章 内 容 ：v直 流 电 机 的 基 本 工 作 原 理v直 流 电 机 的 结 构 及 铭 牌v直 流 电 机 的 电 枢 绕 组v直 流 电 机 的 磁 场v电 枢 绕 组 的 感 应 电 动 势 与 电 磁 转 矩v直 流 电 机 中 的 换 向v直 流 电 动 机 的 分 类第 一 章 直 流 电 机 基 本 理 论 及 结 构 第 一 章 直 流 电 机 基 本 理 论 及 结 构直 流 电 机 优 缺 点 ：优 点 ： 起 动 性 能 和 调 速 性 能 好 ， 过 载 能 力 大 。缺 点 ： 存 在 电 流 换 向 问 题 ， 结 构 工 艺 复 杂 ， 使 用 有 色 金 属 多 ，价 格 昂 贵 ， 运 行 可 靠 性 差 。直 流 电 机 发 展 形 势 ： 随 着 近 年 来 电 力 电 子 学 和 微 电 子 学 的 迅 速 发 展 ， 将 逐 步 被交 流 调 速 电 动 机 取 代 ， 直 流 发 电 机 则 正 在 被 电 力 电 子 器 件 整流 装 置 所 取 代 。 但 在 今 后 一 个 相 当 长 的 时 期 内 ， 直 流 电 机 仍将 在 许 多 场 合 继 续 发 挥 作 用 。 1.1 直 流 电 机 的 基 本 工 作 原 理补 充 ： 分 析 电 机 常 用 的 基 本 电 磁 定 律 (1)电 磁 力 定 律 ： 垂 直 于 磁 力 线 的 导 体 通 过 电 流 时 ， 会 受 到 力 的 作 用 。力 的 方 向 用 左 手 定 则 确 定 ：若 与 磁 力 线 垂 直 的 导 体 通 过 电 流 ， 导 体 受 的 力 为 ： F=B L IF： 力 ， N B： 磁 感 应 强 度 , Wb/m2或 T(特 斯 拉 )L: 导 体 的 有 效 长 度 ， m I： 导 体 中 的 电 流 ， A 若 导 体 与 磁 力 线 发 生 相 对 运 动 ， 导 体 中 感 应 的 电 势 为 ： E=BLVE： 感 应 电 势 ， V B： 磁 感 应 强 度 , Wb/m2或 T(特 斯 拉 )L: 导 体 的 有 效 长 度 ， m V： 导 体 的 运 动 速 度 ， m/s感 应 电 动 势 的 方 向 用 右 手 定 则 确 定 ： 1.1 直 流 电 机 的 基 本 工 作 原 理(2)电 磁 感 应 定 律 ： 若 导 体 切 割 磁 力 线 ， 导 体 中 会 产 生 感 应 电 动 势 。 1.1 直 流 电 机 的 基 本 工 作 原 理(3)电 流 磁 效 应 ： 通 电 的 导 体 周 围 会 产 生 磁 场 。磁 场 的 方 向 用 右 手 螺 旋 定 则 确 定 ： 1.1 直 流 电 机 的 基 本 工 作 原 理 1.1.1 直 流 电 动 机 的 基 本 工 作 原 理 直 流 电 动 机 是 将 直 流 电 能 转 变 成 机 械 能 的 旋 转 机 械 。 N和 S是 一 对 固 定 的 磁 极 ， 可以 是 电 磁 铁 ， 也 可 以 是 永 久 磁 铁 。把 电 刷 A、 B接 到 直 流 电 源 上 ， 电刷 A接 正 极 ， 电 刷 B接 负 极 。 此 时电 枢 线 圈 中 将 电 流 流 过 ， 电 流 方向 a到 b到 c到 d到 a。 在 磁 场 作 用下 ， N极 性 下 导 体 ab受 力 方 向 从右 向 左 ， S 极 下 导 体 cd受 力 方 向从 左 向 右 。 该 电 磁 力 形 成 逆 时 针方 向 的 电 磁 转 矩 。 当 电 磁 转 矩 大于 阻 转 矩 时 ， 电 机 转 子 逆 时 针 方 向 旋 转 。 如 右 图 。 a) 图 1-1 直 流 电 动 机 的 工 作 原 理 1.1.1 直 流 电 动 机 的 基 本 工 作 原 理 当 电 枢 旋 转 到 右 图 所 示 位置 时 原 N极 性 下 导 体 ab转 到 S极下 ， 受 力 方 向 从 左 向 右 ， 原 S 极 下 导 体 cd转 到 N极 下 ， 受 力方 向 从 右 向 左 。 该 电 磁 力 形 成逆 时 针 方 向 的 电 磁 转 矩 。 线 圈在 该 电 磁 力 形 成 的 电 磁 转 矩 作用 下 继 续 逆 时 针 方 向 旋 转 。 实 际 的 直 流 电 动 机 ， 电 枢圆 周 上 均 匀 地 嵌 放 许 多 线 圈 ，相 应 地 换 向 器 由 许 多 换 向 片 组成 ， 使 电 枢 线 圈 所 产 生 的 总 的电 磁 转 矩 足 够 大 并 且 比 较 均 匀 ，电 动 机 的 转 速 也 就 比 较 均 匀 。 b) 图 1-1 直 流 电 动 机 的 工 作 原 理 1.1.1 直 流 电 动 机 的 基 本 工 作 原 理 电 机 的 各 组 成 部 件 1.1 直 流 电 机 的 基 本 工 作 原 理1.1.2 直 流 发 电 机 的 基 本 工 作 原 理 右 图 为 直 流 发 电 机 的 物理 模 型 ， N、 S为 定 子 磁 极 ，abcd是 固 定 在 可 旋 转 导 磁 圆柱 体 上 的 线 圈 ， 线 圈 连 同 导磁 圆 柱 体 称 为 电 机 的 转 子 或电 枢 。 线 圈 的 首 末 端 a、 d连接 到 两 个 相 互 绝 缘 并 可 随 线圈 一 同 旋 转 的 换 向 片 上 。 转子 线 圈 与 外 电 路 的 连 接 是 通过 放 置 在 换 向 片 上 固 定 不 动的 电 刷 进 行 的 。 图 1-2 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 图 1.1.2 直 流 发 电 机 的 基 本 工 作 原 理 直 流 发 电 机 是 将 机 械 能 转变 成 电 能 的 旋 转 机 械 。 当 原 动 机 驱 动 电 机 转 子 逆时 针 旋 转 时 ， 线 圈 abcd将 产生 感 应 电 动 势 。 如 右 图 ， 导 体 ab在 N极 下 ，a点 高 电 位 ， b点 低 电 位 ； 导体 cd在 S极 下 ， c点 高 电 位 ， d点 低 电 位 ； 电 刷 A极 性 为 正 ，电 刷 B极 性 为 负 。 图 1-2 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 图 当 原 动 机 驱 动 电 机 转 子 逆时 针 旋 转 180度 后 ， 如 右 图 。 导 体 ab在 S极 下 ， a点 低 电位 ， b点 高 电 位 ； 导 体 cd在N极 下 ， c点 低 电 位 ， d点 高电 位 ； 电 刷 A极 性 仍 为 正 ，电 刷 B极 性 仍 为 负 。 可 见 ，和 电 刷 A接 触 的 导 体 总 是 位于 N极 下 ， 和 电 刷 B接 触 的导 体 总 是 位 于 S极 下 。1.1.2 直 流 发 电 机 的 基 本 工 作 原 理图 1-2 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 图 1.1.2 直 流 发 电 机 的 基 本 工 作 原 理电 机 可 逆 原 理 ： 从 上 述 基 本 电 磁 情 况 来 看 ， 一 台 直 流 电 机 原 则 上 既可 以 作 为 发 电 机 运 行 ， 也 可 以 作 为 电 动 机 运 行 ， 只 是 其输 入 输 出 的 条 件 不 同 而 已 。 如 用 原 动 机 拖 动 直 流 电 机 的电 枢 ， 将 机 械 能 从 电 机 轴 上 输 入 ， 而 电 刷 上 不 加 直 流 电压 ， 则 从 电 刷 端 可 以 引 出 直 流 电 动 势 作 为 直 流 电 源 ， 可输 出 电 能 ， 电 机 将 机 械 能 转 换 成 电 能 而 成 为 发 电 机 ； 如在 电 刷 上 加 直 流 电 压 ， 将 电 能 输 入 电 枢 ， 则 从 电 机 轴 上输 出 机 械 能 ， 拖 动 生 产 机 械 ， 将 电 能 转 换 成 机 械 能 而 成为 电 动 机 。 这 种 同 一 台 电 机 ， 既 能 作 发 电 机 又 能 作 电 动机 运 行 的 原 理 ， 在 电 机 学 理 论 中 称 为 电 机 的 可 逆 原 理 。 1.2 直 流 电 机 的 结 构 及 铭 牌1.2.1 结 构直 流 电 机 结 构 ：主 要 由 定 子 、 转子 （ 电 枢 ） 两 大部 分 组 成 。定 子 的 作 用 是 产生 磁 场 ； 转 子 的作 用 是 产 生 电 磁转 矩 和 感 应 电 动势 。 1.2.1 结 构 图 1-4 直 流 电 机 横 剖 面 示 意 图 1.定 子 直 流 电 机 的 定 子 由 主 磁 极 、 机 座 、 换 向 极 、 端 盖 和 电 刷 装置 等 部 件 组 成 。 (1)主 磁 极 ： 主 要 作 用 是 建 立 主 磁 场 。 绝 大 多 数 直 流 电 机 的 主磁 极 不 是 用 永 久 磁 铁 而 是 由 励 磁 绕 组 通 以 直 流 电 流 来 建 立 磁场 。 主 磁 极 由 主 磁 极 铁 心 和 套 装 在 铁 心 上 的 励 磁 绕 组 构 成 。主 磁 极 铁 心 靠 近 转 子 一 端 的 扩 大 的 部 分 称 为 极 靴 ， 它 的 作 用是 使 气 隙 磁 阻 减 小 ， 改 善 主 磁 极 磁 场 分 布 ， 并 使 励 磁 绕 组 容易 固 定 。(2)换 向 极 ： 主 要 作 用 是 改 善 换 向 ， 安 装 在 两 相 邻 主 磁 极 之 间 ，是 由 换 向 极 铁 心 和 套 在 铁 心 上 的 换 向 极 绕 组 构 成 。 (3)机 座 ： 机 座 有 两 个 作 用 ， 一 是 作 为 主 磁 极 的 一 部 分 ， 二 是作 为 电 机 的 结 构 框 架 。 机 座 中 作 为 磁 通 通 路 的 部 分 称 为 磁 轭 。机 座 的 两 端 装 有 端 盖 。(4)端 盖 ： 端 盖 装 在 机 座 两 端 并 通 过 端 盖 中 的 轴 承 支 撑 转 子 ，将 定 转 子 连 为 一 体 。 同 时 端 盖 对 电 机 内 部 还 起 防 护 作 用 。1.2.1 结 构 1.2.1 结 构(5)电 刷 装 置 ： 电 刷 装 置 是 电 枢 电 路 的 引 出 （ 或 引 入 ） 装 置 ，它 由 电 刷 、 刷 握 、 刷 杆 和 连 线 等 部 分 组 成 。 图 1-7 换 向 极1.2.1 结 构 1.2.1 结 构 2.转 子 转 子 部 分 包 括 电 枢 铁 心 、 电 枢 绕 组 、 换 向 器 、 转 轴 、 轴 承 、风 扇 等 。(1)电 枢 铁 心 ： 电 枢 铁 心 既 是 主 磁 路 的 组 成 部 分 ， 又 是 电 枢 绕组 支 撑 部 分 ； 电 枢 绕 组 就 嵌 放 在 电 枢 铁 心 的 槽 内 。 为 减 少 电 枢铁 心 内 的 涡 流 损 耗 ， 铁 心 一 般 用 厚 0.5mm且 冲 有 齿 、 槽 硅 钢 片叠 压 夹 紧 而 成 。(2)电 枢 绕 组 ： 电 枢 绕 组 由 一 定 数 目 的 电 枢 线 圈 按 一 定 的 规 律连 接 组 成 ， 是 直 流 电 机 的 电 路 部 分 ， 也 是 感 生 电 动 势 ， 产 生 电磁 转 矩 进 行 机 电 能 量 转 换 的 部 分 。 线 圈 用 绝 缘 的 圆 形 或 矩 形 截面 的 导 线 绕 成 ， 分 上 下 两 层 嵌 放 在 电 枢 铁 心 槽 内 ， 上 下 层 以 及线 圈 与 电 枢 铁 心 之 间 都 要 妥 善 地 绝 缘 ， 并 用 槽 楔 压 紧 。(3)换 向 器 ： 在 直 流 电 动 机 中 ， 换 向 器 起 逆 变 作 用 ， 因 此 换 向器 是 直 流 电 机 的 关 键 部 件 之 一 。 换 向 器 由 许 多 换 向 片 排 成 一 个圆 筒 ， 其 间 用 云 母 片 绝 缘 ， 两 端 再 用 两 个 V形 环 夹 紧 而 构 成 。1.2.1 结 构 1.2.1 结 构 1.2.1 结 构 图 1-9 直 流 电 机 转 子 结 构1.转 轴 2.轴 承 3.换 向 器 4.电 枢 铁 心 5.电 枢 绕 组 6.风 扇 7.轴 承 1.2.1 结 构 电 机 的 铭 牌 上 标 明 了 电 机 的 型 号 及 额 定 数 据 ， 供 用 户 选 择和 使 用 时 参 考 。 额 定 值 是 制 造 厂 对 各 种 电 气 设 备 （ 本 章 指 直 流 电 机 ） 在 指定 工 作 条 件 下 运 行 时 所 规 定 的 一 些 量 值 。 在 额 定 状 态 下 运 行 时 ，可 以 保 证 各 电 气 设 备 长 期 可 靠 地 工 作 ， 并 具 有 优 良 的 性 能 。 额定 值 也 是 制 造 厂 和 用 户 进 行 产 品 设 计 或 试 验 的 依 据 。 额 定 值 通常 标 在 各 电 气 的 铭 牌 上 ， 故 又 叫 铭 牌 值 。1.2.2 电 机 的 铭 牌 1. 铭 牌 数 据 根 据 国 家 标 准 ， 直 流 电 机 的 额 定 数 据 有 ： 额 定 功 率 PN 指 电 机 在 铭 牌 规 定 的 额 定 状 态 下 运 行 时 ， 电 机 的 输 出 功率 ， 以 W 为 量 纲 单 位 。 若 大 于 1kW 或 1MW 时 ,则 用 kW 或 MW 表 示 。 对 于 直 流 发 电 机 ， PN是 指 发 电 机 带 额 定 负 载 时 ， 电 刷 输 出的 功 率 ， 它 等 于 额 定 电 压 和 额 定 电 流 的 乘 积 。 PN UNIN 对 于 直 流 电 动 机 ， P N是 指 电 动 机 带 额 定 负 载 时 ， 转 轴 上 输出 的 机 械 功 率 ， 所 以 公 式 中 还 应 有 效 率 N存 在 。PN UNIN N ( N额 定 效 率 ） 1.2.2 电 机 的 铭 牌 额 定 电 压 UN 指 额 定 状 态 下 电 枢 出 线 端 的 电 压 ， 以 “ V” 为 量 纲 单位 。 额 定 电 流 IN 指 电 机 在 额 定 电 压 、 额 定 功 率 时 的 电 枢 电 流 值 ， 以 “ A” 为 量 纲 单 位 。 额 定 转 速 nN 指 额 定 状 态 下 运 行 时 转 子 的 转 速 ， 以 r/min为 量 纲 单 位 。 额 定 励 磁 电 流 I f 指 电 机 在 额 定 状 态 时 的 励 磁 电 流 值 。 1.2.2 电 机 的 铭 牌 额 定 条 件 下 电 机所 能 提 供 的 功 率NP额 定 功 率 指 电 刷 间 输 出 的额 定 电 功 率发 电 机指 轴 上 输 出的 机 械 功 率 电 动 机发 电 机 ： 是 指 输 出 额 定 电 压 ；电 动 机 ： 是 指 输 入 额 定 电 压 。在 额 定 工 况 下 ， 电 机出 线 端 的 平 均 电 压NU额 定 电 压 在 额 定 电 压 下 ， 运 行 于额 定 功 率 时 对 应 的 电 流NI额 定 电 流在 额 定 电 压 、 额 定 电 流 下 ， 运行 于 额 定 功 率 时 对 应 的 转 速Nn额 定 转 速1.2.2 电 机 的 铭 牌 fNI额 定 励 磁 电 流对 应 于 额 定 电 压 、 额 定 电 流 、 额定 转 速 及 额 定 功 率 时 的 励 磁 电 流 指 直 流 电 机 的 励 磁 线 圈与 电 枢 线 圈 的 连 接 方 式励 磁 方 式 此 外 ， 电 机 铭 牌 上 还 标 有 其 它 数 据 ， 如 励 磁 电 压 、 出 厂 日 期 、出 厂 编 号 等 。 电 动 机 轴 上 输 出 的 额 定 转 矩 用 TN表 示 ， 其 大 小 等 于 输 出 的 额定 机 械 功 率 除 以 转 子 额 定 角 速 度 ，即 TN= PN / N=PN/(2 nN/60)=9.55 PN/ nN 实 际 运 行 时 ， 电 机 不 可 能 总 是 工 作 在 额 定 运 行 状 态 ， 如 果 运行 时 电 机 的 负 载 小 于 额 定 容 量 ， 称 为 欠 载 运 行 ； 而 电 机 的 负 载超 过 额 定 容 量 ， 称 为 过 载 运 行 。 长 期 的 欠 载 或 过 载 都 不 好 。1.2.2 电 机 的 铭 牌 例 题 1-1： 一 台 直 流 电 动 机 其 额 定 功 率 PN=160kW， 额 定 电 压 UN=220V，额 定 效 率 N=90%， 额 定 转 速 nN=1500r/min， 求 该 电 动 机额 定 运 行 状 态 时 的 输 入 功 率 、 额 定 电 流 及 额 定 转 矩 各 是 多少 ？1.2.2 电 机 的 铭 牌解 ： 额 定 输 入 功 率 P1= PN/ N=160/0.9=177.8kW 额 定 电 流 IN= PN/ UN N=160*103/220*0.9=808.1A 额 定 转 矩 T N= 9.55 PN/ nN=9.55*160* 103 /1500=1018.7N m 2.国 产 直 流 电 机 产 品 的 型 号 ： 电 机 产 品 的 型 号 一 般 用 大 写 印 刷 体 的 汉 语 拼 音 字 母 和 阿拉 伯 数 字 表 示 。 其 中 汉 语 拼 音 字 母 是 根 据 电 机 的 全 名 称 选择 有 代 表 意 义 的 汉 字 ， 再 从 该 字 的 拼 音 中 得 到 ， 例 如 ， ZA112/21其 中 ， Z直 流 电 动 机 ； A设 计 系 列 号 ； 112中 心 高 112mm 2极 数 ； 11号 铁 心 Z2系 列 是 一 般 用 途 的 中 、 小 型 直 流 电 机 ， 包 括 发 电 机 和 电动 机 及 调 压 发 电 机 。 Z和 ZF系 列 是 一 般 用 途 的 大 、 中 型 直 流 电 机 系 列 。 Z是 直 流电 动 机 系 列 ； ZF是 直 流 发 电 机 系 列 。 ZQ系 列 是 电 力 机 车 、 工 矿 电 机 车 和 蓄 电 池 供 电 电 车 用 的 直流 牵 引 电 动 机 。 ZH系 列 是 船 舶 上 各 种 辅 助 机 械 用 的 船 用 直 流 电 动 机 。 ZU系 列 是 用 于 龙 门 刨 床 的 直 流 电 动 机 。1.2.2 电 机 的 铭 牌 1.3 直 流 电 机 的 电 枢 绕 组 1.3.1 电 枢 绕 组 的 常 用 术 语 元 件 （ 线 圈 ） ： 构 成 绕 组 的 线 圈 称 为 绕 组 元 件 ， 分单 匝 和 多 匝 两 种 。 一 个 元 件 由 两 条 元 件 边 和 端 接 线 组成 ， 元 件 边 放 在 槽 内 ， 能 切 割 磁 力 线 而 产 生 感 应 电 动势 ， 叫 “ 有 效 边 ” ， 端 接 线 放 在 槽 外 ， 不 切 割 磁 力 线 ，仅 作 为 连 接 线 用 。 每 个 元 件 的 一 个 元 件 边 放 在 某 一 个槽 的 上 层 ， 另 一 个 元 件 边 则 放 在 另 一 槽 的 下 层 。 实 槽 ： 电 机 电 枢 上 实 际 开 出 的 槽 叫 实 槽 。 实 槽 数用 Q表 示 。 虚 槽 ： 即 单 元 槽 (每 层 元 件 边 的 数 量 等 于 虚 槽 数 )，每 个 虚 槽 的 上 、 下 层 各 有 一 个 元 件 边 。 虚 槽 数 用Q 表 示 。 设 槽 内 每 层 有 个 虚 槽 ， 若 实 槽 数 为 Q，虚 槽 数 为 Q ， 则 Q = Q。 极 轴 线 ： 磁 极 的 中 心 线 。 几 何 中 性 线 ： 是 指 主 磁 极 N极 和 S极 的 机 械 分 界 线 。 物 理 中 性 线 ： 把 N极 与 S极 磁 场 为 零 处 的 分 界 线 称 为 物 理 中 性 线 。1.3.1 电 枢 绕 组 的 常 用 术 语 a)元 件 b)绕 组 元 件 在 槽 内 的 放 置 c） 实 槽 与 虚 槽 b） 1上 层 边 ； 2下 层 边 ； 3端 接 部 分 ； 4首 、 末 端 c） 1槽 楔 ； 2线 圈 绝 缘 ； 3导 线 ； 4层 间 绝 缘 ； 5 槽 绝 缘 ； 6 槽 底 绝 缘 1.3.1 电 枢 绕 组 的 常 用 术 语 极 距 ： 相 邻 两 个 主 磁 极 轴 线 沿 电 枢 表 面 之 间 的 距 离 ， 用 表 示 为 （ 距 离 ） pD2 若 用 虚 槽 数 表 示 为 （ 槽 数 ）式 中 D电 枢 外 径 (m)； p磁 极 对 数 。p2 Q 1.3.1 电 枢 绕 组 的 常 用 术 语 极 距 位 置 示 意 图 绕 组 节 距 ： 绕 组 节 距 通 常 用 虚 槽 数 或 换 向 片 数 表 示 ， 见 图 1-12。(1)第 一 节 距 Y1： 同 一 个 元 件 的 两 个 有 效 边 在 电 枢 表 面 跨 过 的距 离 。(2)第 二 节 距 Y2： 连 至 同 一 换 向 片 上 的 两 个 元 件 中 第 一 个 元 件的 下 层 边 与 第 二 个 元 件 的 上 层 边 间 的 距 离 。(3)合 成 节 距 Y： 连 接 同 一 换 向 片 上 的 两 个 元 件 对 应 边 之 间 的距 离 。 (4)换 向 器 节 距 Y K： 同 一 元 件 首 末 端 连 接 的 换 向 片 之 间 的 距 离 。21 yyy 单 叠 绕 组 21 yyy 单 波 绕 组 1.3.1 电 枢 绕 组 的 常 用 术 语 1.3.1 电 枢 绕 组 的 常 用 术 语 图 1-12 电 枢 绕 组 的 节 距a)单 叠 绕 组 b)单 波 绕 组a) b) 绕 组 主 要 分 类 ： 大 的 分 类 为 环 形 和 鼓 形 ； 环 形 绕 组 只 曾 在 原 始 电 机 用 过 ； 现代 直 流 电 机 均 用 鼓 形 绕 组 ， 它 又 分 为 叠 绕 组 、 波 绕 组 和 蛙 形 绕组 。 鼓 形 绕 组 比 环 形 绕 组 制 造 容 易 ， 又 节 省 导 线 ， 运 行 较 可 靠 ，经 济 性 好 ， 故 现 在 均 用 鼓 形 绕 组 。环 形 绕 组 示 意 图 鼓 形 绕 组 示 意 图 1.3.1 电 枢 绕 组 的 常 用 术 语 叠 绕 组 ： 指 串 联 的 两 个 元 件 总 是 后 一 个 元 件 的 端 接 部 分 紧 叠 在前 一 个 元 件 端 接 部 分 ， 整 个 绕 组 成 折 叠 式 前 进 。波 绕 组 ： 指 把 相 隔 约 为 一 对 极 距 的 同 极 性 磁 场 下 的 相 应 元 件 串联 起 来 ， 象 波 浪 式 的 前 进 。 波 绕 组 示 意 图叠 绕 组 示 意 图 1.3.1 电 枢 绕 组 的 常 用 术 语 单 叠 绕 组 ： 是 指 相 邻 元 件 (线 圈 )相 互 叠 压 , 元 件 的 出 线端 接 到 相 邻 的 换 向 片 上 ， 第 一 个 元 件 的 下 层 边 （ 虚 线 ） 连 接着 第 二 个 元 件 的 上 层 边 ， 它 放 在 第 一 元 件 上 层 边 相 邻 的 第 二个 槽 内 。 合 成 节 距 与 换 向 节 距 均 为 1,即 ： Y=Yk=1 下 面 通 过 例 子 说 明 单 叠 绕 组 如 何 连 接 ， 有 何 特 点 。例 :已 知 某 直 流 电 机 的 极 对 数 p=2 ， 虚 槽 数 Q ， 元 件 数 S， 及换 向 片 数 为 K， S=K=Q =16,试 画 出 单 叠 绕 组 展 开 图 。 1.3.2 单 叠 绕 组 解 :1 计 算 绕 组 数 据 :因 为 是 单 叠 ， 所 以 Y=Yk=1 2 画 绕 组 展 开 图 : 假 想 把 电 枢 从 某 一 槽 的 中 间 沿 轴 向 切 开 展 示 成 平 面 ，所 得 绕 组 连 接 图 称 为 绕 组 展 开 图 。（ 1） 先 画 16根 等 长 、 等 距 的 实 线 ， 代 表 各 槽 上 层 元 件 边 ，再 画 16根 等 长 等 距 的 虚 线 ， 代 表 各 槽 下 层 元 件 边 。4221621 pZy 1.3.2 单 叠 绕 组 Q （ 2） 根 据 Y1， 画 出 第 一 个 元 件 的 上 下 层 边 （ 15槽 ） ， 令 上 层 边 所 在 的 槽 号 为 元 件 号 。（ 3） 接 上 换 向 片 ， 1、 2片 之 间 对 准 元 件 中 心 线 ，之 后 等 分 换 向 器 ， 定 出 换 向 片 号 ；（ 4） 画 出 第 二 个 元 件 ， 上 层 边 在 第 2槽 ， 与 第 一个 元 件 的 下 层 边 联 接 ； 下 层 边 在 第 6槽 与 3号 换 向联 接 。 按 此 规 律 ， 一 直 把 16个 元 件 全 部 联 起 来 。（ 5） 放 磁 极 ： 磁 极 应 均 匀 分 布 在 圆 周 上 ， N极 磁力 线 垂 直 向 里 （ 进 入 纸 面 ） ， S极 向 外 （ 从 纸 面穿 出 ） ； 1.3.2 单 叠 绕 组 （ 6） 放 电 刷 ： 对 准 在 磁 极 轴 线 下 ， 画 一 个 换 向 片宽 （ 实 际 上 K很 多 ， 电 刷 宽 2 3片 宽 ） 。 并 把 相同 极 性 下 的 电 刷 并 联 起 来 。 实 际 运 行 时 ， 电 刷 是静 止 不 动 的 ， 电 枢 在 旋 转 ， 但 是 被 电 刷 所 短 路 的元 件 ， 永 远 都 是 处 于 电 机 的 几 何 中 性 线 ， 其 感 应电 动 势 是 接 近 零 的 。 为 使 正 、 负 电 刷 间 引 出 的 电动 势 最 大 ， 我 们 已 知 被 电 刷 所 短 路 的 元 件 电 动 势为 零 ， 在 元 件 端 接 线 对 称 的 情 况 下 ， 电 刷 的 实 际位 置 应 在 磁 极 中 性 线 下 ， 所 以 习 惯 上 称 为 “ 电 刷放 在 几 何 中 性 线 位 置 ” 。 1.3.2 单 叠 绕 组 1.3.2 单 叠 绕 组 1.3.2 单 叠 绕 组单 叠 绕 组 连 接 顺 序 表 绕 组 展 开 图 比 较 直 观 ， 但 画 起 来 比 较 麻 烦 ， 为 简 便 起 见 ，绕 组 连 接 规 律 也 可 用 连 接 顺 序 表 来 表 示 。 本 例 连 接 顺 序 表如 下 。 上 排 数 字 同 时 代 表 上 层 元 件 边 的 元 件 号 、 槽 号 和 换向 片 号 ， 下 排 数 字 代 表 下 层 元 件 边 所 在 的 槽 号 。 图 1-15 单 叠 绕 组 并 联 支 路 图 1.3.2 单 叠 绕 组 取 一 瞬 间 （ 如 图 F1-16瞬 间 ） ， 将 此 瞬 间 不 与 电 刷 接 触 的 换 向 片省 去 不 画 ， 可 以 得 到 图 1-15的 并 联 支 路 图 。 可 以 看 出 单 叠 绕 组 的 连接 规 律 是 将 同 一 磁 极 下 的 各 个 元 件 串 联 起 来 组 成 一 条 支 路 。 所 以 ，单 叠 绕 组 的 并 联 支 路 对 数 a总 等 于 极 对 数 p， 即 a=p。 单 叠 绕 组 的 特 点 ：1） 同 一 主 磁 极 下 的 元 件 串 联 成 一 条 支 路 ， 主 磁 极数 与 并 联 支 路 数 相 同 。2） 电 刷 数 等 于 主 磁 极 数 ， 电 刷 位 置 应 使 感 应 电 动势 最 大 ， 电 刷 间 电 动 势 等 于 并 联 支 路 电 动 势 。 3） 电 刷 个 数 等 于 极 数 。 1.3.2 单 叠 绕 组 1.3.3 单 波 绕 组 单 波 绕 组 的 特 点 ：1） 上 层 边 位 于 同 一 极 性 磁 极 下 的 所 有 元 件 串 联 起 来 组 成 一 条 支路 ， 并 联 支 路 对 数 恒 等 于 1， 与 磁 极 对 数 无 关 ；2） 当 元 件 的 几 何 形 状 左 右 对 称 ， 电 刷 在 换 向 器 表 面 上 的 位 置 对准 主 磁 极 中 心 线 时 ， 支 路 电 动 势 最 大 ；3） 电 刷 数 等 于 磁 极 数 （ 全 额 电 刷 ） 。4） 电 枢 电 动 势 等 于 支 路 感 应 电 动 势 ；5） 电 枢 电 流 等 于 两 条 支 路 电 流 之 和 。 单 叠 绕 组 与 单 波 绕 组 的 主 要 区 别 在 于 并 联 支 路 对 数 的 多 少 。单 叠 绕 组 可 以 通 过 增 加 极 对 数 来 增 加 并 联 支 路 对 数 。 适 用 于 低电 压 大 电 流 的 电 机 ； 单 波 绕 组 的 并 联 支 路 对 数 a=1， 但 每 条 支 路串 联 的 元 件 数 较 多 ， 适 用 于 小 电 流 较 高 电 压 的 电 机 。1.3.3 单 波 绕 组 1.4 直 流 电 机 的 磁 场 1.4.1 空 载 时 的 主 磁 场 直 流 电 机 工 作 中 ， 主 磁 极 产 生 主 磁 场 ， 电 枢 电 流 产 生 电 枢 磁场 。 这 两 个 磁 场 在 气 隙 中 相 互 影 响 ， 相 互 叠 加 ， 合 成 了 气 隙 磁场 。空 载 ： 发 电 机 不 输 出 电 功 率 ， 电 动 机 不 输 出 机 械 功 率 ， 即 电 枢电 流 为 零 的 状 态 。 那 么 ， 这 时 的 气 隙 磁 场 ， 只 由 主 极 的 励 磁 电流 所 建 立 ， 所 以 直 流 电 机 空 载 时 的 气 隙 磁 场 ， 又 称 励 磁 磁 场 。可 以 看 作 是 主 磁 场 。主 磁 通 ： 经 过 主 磁 极 、 气 隙 、 电 枢 铁 心 及 机 座 构 成 磁 回 路 。 它同 时 与 励 磁 绕 组 及 电 枢 绕 组 交 链 ， 能 在 电 枢 绕 组 中 感 应 电 动 势和 产 生 电 磁 转 矩 ， 称 为 主 磁 通 。 漏 磁 通 ： 仅 交 链 励 磁 绕 组 本 身 ， 不 进 入 电 枢 铁 心 ， 不 和 电 枢 绕组 相 交 链 ， 不 能 在 电 枢 绕 组 中 感 应 电 动 势 及 产 生 电 磁 转 矩 ， 称 为 漏 磁 通 。 主 磁 通 路 径 :磁 力 线 由 N极 出 来 ， 经 气 隙 、 电 枢 齿 部 、 电 枢 铁心 的 铁 轭 、 电 枢 齿 部 、 气 隙 进 入 S极 ， 再 经 定 子 铁 轭 回 到 N极漏 磁 通 路 径 :磁 力 线 不 进 入 电 枢 铁 心 ， 直 接 经 过 气 隙 、 相 邻磁 极 或 定 子 铁 轭 形 成 闭 合 回 路1.4.1 空 载 时 的 主 磁 场下 图 1-19是 一 台 四 极 直 流 电 机 空 载 时 的 磁 场 示 意 图 。图 1-19 直 流 电 机 的 磁 通 及 其 分 布 几 何 中 性 线 直 流 电 机 中 ， 主 磁 通 是 主 要 的 ， 它 能 在 电 枢 绕 组 中感 应 电 动 势 或 产 生 电 磁 转 矩 ， 而 漏 磁 通 没 有 这 个 作 用 ， 它只 是 增 加 主 磁 极 磁 路 的 饱 和 程 度 。 在 数 量 上 ， 漏 磁 通 比 主磁 通 小 得 多 ， 大 约 是 主 磁 通 的 (1520)%。 空 载 时 ， 励 磁 磁 动 势 主 要 消 耗 在 气 隙 上 。 当 忽 略 铁 磁材 料 的 磁 阻 时 ， 主 磁 极 下 气 隙 磁 通 密 度 的 分 布 就 取 决 于 气隙 的 大 小 和 形 状 。1.4.1 空 载 时 的 主 磁 场 磁 极 中 心 及 附 近 的气 隙 小 且 均 匀 ， 磁 通 密度 B较 大 且 基 本 为 常 数 ，靠 近 极 尖 处 ， 气 隙 逐 渐变 大 ， 磁 通 密 度 减 小 ；极 尖 以 外 ， 气 隙 明 显 增大 ， 磁 通 密 度 显 著 减 少 ，在 磁 极 之 间 的 几 何 中 性线 处 ， 气 隙 磁 通 密 度 为零 。 几 何 中 性 线极 靴极 身 （ a） 气 隙 形 状 xB（ b） 气 隙 磁 密 分 布1.4.1 空 载 时 的 主 磁 场 直 流 电 机 带 上 负 载 后 ， 电 枢 绕 组 中有 电 流 流 过 ， 它 将 产 生 一 个 电 枢 磁 场 。电 枢 磁 场 的 磁 力 线 分 布 如 右 图 。 电 枢电 流 产 生 的 磁 动 势 称 为 电 枢 磁 动 势 。电 枢 磁 动 势 的 出 现 使 电 机 的 磁 场 发 生变 化 。 右 图 为 一 台 电 刷 放 在 几 何 中 性 线 的 二极 直 流 电 机 的 电 枢 磁 场 分 布 情 况 。 假 设 励 磁 电 流 为 零 ， 只 有 电 枢 电 流 。由 图 可 见 电 枢 磁 动 势 产 生 的 气 隙 磁 场在 空 间 的 分 布 情 况 。1.4.2 负 载 时 的 电 枢 磁 场 图 1-21 电 枢 磁 场 a) 将 图 1-21a展 开 为 图 1-21b。如 果 认 为 直 流 电 机 电 枢 上 有 无穷 多 整 距 元 件 分 布 ， 则 电 枢 磁动 势 在 气 隙 圆 周 方 向 空 间 分 布呈 三 角 波 ， 如 图 中 Fax 所 示 。 由 于 主 磁 极 下 气 隙 长 度 基 本 不变 ， 而 两 个 主 磁 极 之 间 ， 气 隙长 度 增 加 得 很 快 ， 致 使 电 枢 磁动 势 产 生 的 气 隙 磁 通 密 度 为 对称 的 马 鞍 型 ， 如 图 中 Bax所 示 。注 意 ： 电 枢 磁 动 势 F ax为 三 角 波 ， 电 枢 磁 通 密 度 Bax为 马 鞍 型 。 axBaxF b) 图 1-21 电 枢 磁 动 势 和 磁 场 的 分 布 1.4.2 负 载 时 的 电 枢 磁 场 当 励 磁 绕 组 中 有 励 磁 电 流 ，电 机 带 上 负 载 后 ， 气 隙 中 的 磁场 是 励 磁 磁 动 势 与 电 枢 磁 动 势共 同 作 用 的 结 果 。 电 枢 磁 动 势对 主 磁 极 的 影 响 称 为 电 枢 反 应 。电 枢 反 应 与 电 刷 的 位 置 有 关 。当 电 刷 在 几 何 中 性 线 上 时 ， 电枢 磁 场 和 主 极 磁 场 相 互 垂 直 ， 此时 的 电 枢 反 应 叫 交 轴 电 枢 反 应 。将 主 磁 场 分 布 和 电 枢 磁 场 分 布 叠加 ， 可 得 到 负 载 后 电 机 的 磁 场 分布 情 况 。1.4.3 电 枢 反 应 xB0 xB axB主 磁 场 的磁 通 密 度分 布 曲 线电 枢 磁 场 磁 通密 度 分 布 曲 线两 条 曲 线 逐 点 叠 加 后 得到 负 载 时 气 隙 磁 场 的 磁通 密 度 分 布 曲 线 1.4.3 电 枢 反 应 将 空 载 时 主 极 磁 通 密 度 与 负 载 时 电 枢 磁 通 密 度 逐 点 相 加 ，便 得 到 负 载 时 气 隙 中 的 磁 场 分 布 曲 线 。 (红 线 所 示 ) 交 轴 电 枢 反 应 （ 电 刷 在 几 何 中 性 线 ） 的 性 质 ：1.使 气 隙 磁 场 发 生 畸 变 空 载 时 电 机 的 物 理 中 性 线 与 几 何 中 性 线 重 合 。 负 载 后 由 于电 枢 反 应 的 影 响 ， 每 一 个 磁 极 下 ， 一 半 磁 场 被 增 强 ， 一 半 被削 弱 ， 物 理 中 性 线 偏 离 几 何 中 性 线 ， 磁 通 密 度 的 曲 线 与 空 载时 不 同 。2.对 主 极 磁 场 起 去 磁 作 用 磁 路 不 饱 和 时 ， 主 磁 场 被 削 弱 的 数 量 恰 好 等 于 被 加 强 的 数量 ， 因 此 负 载 时 每 极 下 的 磁 通 量 与 空 载 时 相 同 。 电 机 正 常 运行 于 磁 化 曲 线 的 膝 部 ， 主 磁 极 增 磁 部 分 因 磁 饱 和 的 影 响 ， 比不 饱 和 增 加 的 磁 通 要 少 些 ， 从 而 使 合 成 磁 通 量 比 空 载 时 略 为减 小 ， 起 到 了 去 磁 作 用 。 即 电 刷 在 几 何 中 性 线 时 的 电 枢 反 应为 交 轴 去 磁 性 质 。1.4.3 电 枢 反 应 2、 当 电 刷 不 在 几 何 中 性 线 上 时 电 刷 从 几 何 中 性 线 偏 移 角 ， 电 枢 磁 动 势 轴 线 也 随 之 移 动 角 ， 如 图 (a)(b)所 示 。 这 时 电 枢 磁 动 势 可 以 分 解 为 两 个 垂直 分 量 ： 交 轴 电 枢 磁 动 势 和 直 轴 电 枢 磁 动 势 。 如 图(a)(b)所 示 。 adFaqF1.4.3 电 枢 反 应 电 刷 不 在 几 何 中 性 线 时 的 电 枢 反 应 可 用 下 列 表 格 说 明 :电 刷 顺 转 向 偏 移 电 刷 逆 转 向 偏 移发 电 机 交 轴 和 直 轴 去 磁 交 轴 和 直 轴 助 磁电 动 机 交 轴 和 直 轴 助 磁 交 轴 和 直 轴 去 磁1.4.3 电 枢 反 应 1.5 电 枢 绕 组 的 感 应 电 动 势 与 电 磁 转 矩1.5.1 电 枢 电 动 势 电 枢 电 动 势 :电 枢 旋 转 时 ,主 磁 场 在 电 枢 绕 组 中 感 应 的 电 动 势 。是 指 直 流 电 机 正 、 负 电 刷 之 间 的 感 应 电 动 势 ， 也 就 是 电 枢 绕 组每 条 支 路 的 感 应 电 动 势 ， 即 一 条 支 路 中 各 元 件 感 应 电 动 势 之 和 。大 小 : apN nCnE ea FF 60 )(电 动 势 常 数为 电 机 的 结 构 常 数其 中 apNC e 60式 中 N电 枢 总 导 体 数 ； a电 枢 绕 组 并 联 支 路 对 数 ； 电 动 势 常 数 F 气 隙 每 极 磁 通 （ Wb） n电 机 的 转 速 （ r/min）apNCe 60 可 见 ， 直 流 电 机 的 感 应 电 动 势 与 电 机 结 构 、 气 隙 磁 通及 转 速 有 关 ， 感 应 电 动 势 的 方 向 由 电 机 转 向 和 主 磁 场 方向 决 定 。性 质 : 发 电 机 电 源 电 势 (与 电 枢 电 流 同 方 向 )； 电 动 机 反 电 势 (与 电 枢 电 流 反 方 向 )。1.5.1 电 枢 电 动 势 电 磁 转 矩 :电 枢 绕 组 中 有 电 枢 电 流 流 过 时 ,在 磁 场 内 受 电 磁 力 的 作用 ,该 力 与 电 枢 铁 心 半 径 之 积 称 为 电 磁 转 矩 。 电 机 的 总 电 磁 转 矩 为 ：为 电 机 的 转 矩 常 数 ， 有其 中 apNCT 2 eT CC 55.9可 见 ， 制 造 好 的 直 流 电 机 其 电 磁 转 矩 、 每 极 磁 通 及 电 枢 电 流成 正 比 ； 方 向 由 主 磁 场 方 向 和 电 枢 电 流 方 向 决 定 。性 质 : 发 电 机 制 动 (与 转 速 方 向 相 反 )； 电 动 机 驱 动 (与 转 速 方 向 相 同 )。1.5.1 电 磁 转 矩大 小 : aTa ICIapNT FF 2 1.5.1 电 磁 转 矩 电 枢 电 动 势 的 方 向 由 电 机 的 转 向 和 主 磁 场 方 向 决 定 ， 其 中只 要 有 一 个 方 向 改 变 ， 电 动 势 方 向 也 就 随 之 改 变 了 。 电 磁 转矩 的 方 向 由 电 枢 电 流 和 主 极 磁 场 的 方 向 决 定 ， 同 样 ， 只 要 改变 其 中 一 个 方 向 ， 电 磁 转 矩 方 向 将 随 之 改 变 ， 而 两 个 方 向 同时 改 变 时 ， 则 电 磁 转 矩 方 向 不 变 。 1.5.1 电 磁 转 矩例 ： 1-2 ： 一 台 直 流 发 电 机 2p=4,2a=2,31槽 ， 每 槽 元 件 数 为 12， E=115V，额 定 转 速 nN=1450r/min。 求 ：（ 1） 每 极 磁 通 。（ 2） 此 发 电 机 作 为 电 动 机 使 用 ， 当 电 枢 电 流 为 800A时 ， 能 产 生多 大 电 磁 转 矩 。1-2 解 ： (1) C e=pN/60a=2*31*12/60*1=12.4 FE/ Cen=(115/12.4*1450)Wb=6.4*10-3Wb (2) CT=9.55Ce=118.42 T= CT FIa=(118.42*6.4*10-3*800)Nm=606.3Nm 1.5.1 电 磁 转 矩例 1-3： 上 题 电 机 之 数 据 ， 当 每 极 磁 通 量 不 变 时 ：(1)电 机 转 速 降 低 至 1000r/min时 ， 电 枢 感 应 电 动 势 为 多 少 ？(2)电 枢 电 流 减 小 到 500A时 ， 电 枢 产 生 的 电 磁 转 矩 为 多 大 ？1-3 解 ： 带 入 式 感 应 电 动 势 公 式 及 电 磁 转 矩 公 式 计 算 如 下 ： (1) E a =CeFn=(12.4*6.4*10-3*1000)V=79.36V (2) T=CTFIa=(118.42*6.4*10-3*500)Nm=378.94Nm 为 了 分 析 方 便 假 定 换 向 片 的 宽 度 等 于电 刷 的 宽 度 。 换 向 是 指 直 流 电 机 的 电 枢 绕 组 元 件 从 一 条 支 路 经 过 电 刷 进 入另 一 条 支 路 ， 该 元 件 电 流 从 一 个 方 向 变 换 为 另 一 个 方 向 。 电 枢 移 到 电 刷 与 换 向 片 2接 触 时 ， 元件 1被 短 路 ， 电 流 被 分 流 。 如 图 所 示 。 电 刷 与 换 向 片 1接 触 时 ， 元 件 1中 的电 流 方 向 如 图 所 示 ， 大 小 为 aii 电 刷 仅 与 换 向 片 2接 触 时 ， 元 件 1 中 的电 流 方 向 如 图 所 示 ， 大 小 为 。 aii 元 件 1 av 1 2i i ai2 ai ai 2i1iai aii ai21iai aiai2 2i 1.6 直 流 电 机 中 的 换 向 1.6.1 换 向 过 程 的 基 本 概 念 1.6.1 换 向 过 程 的 基 本 概 念 图 1-23 直 流 电 机 电 枢 绕 组 元 件 的 换 向 过 程a)换 向 开 始 瞬 间 b)正 在 换 向 瞬 间 c)换 向 结 束 瞬 间 元 件 从 开 始 换 向 到 换 向 终 了 所 经 历 的 时 间 ， 称 为 换 向 周期 。 换 向 周 期 通 常 只 有 千 分 之 几 秒 。 直 流 电 机 在 运 行 中 ，电 枢 绕 组 每 个 元 件 在 经 过 电 刷 时 都 要 经 历 换 向 过 程 。 换 向 问 题 很 复 杂 ， 换 向 不 良 会 在 电 刷 与 换 向 片 之 间 产 生 火花 。 当 火 花 大 到 一 定 程 度 ， 可 能 损 坏 电 刷 和 换 向 器 表 面 ， 使电 机 不 能 正 常 工 作 。 产 生 火 花 的 原 因 很 多 ， 除 了 电 磁 原 因 外 ， 还 有 机 械 原 因 、化 学 原 因 。kT1.6.1 换 向 过 程 的 基 本 概 念 换 向 元 件 与 换 向 过 程 中 产 生 的 电 动 势 分 为 两 类 ： 电 抗 电 动势 和 电 枢 反 应 电 动 势 。1.电 抗 电 动 势 换 向 元 件 （ 线 圈 ） 在 换 向 过 程 中 电 流 改 变 ， 因 此 必 有 自 感 作用 ； 同 时 进 行 换 向 的 元 件 不 止 一 个 ， 换 向 元 件 与 换 向 元 件 之 间 ，又 有 互 感 作 用 。 因 此 ， 换 向 元 件 中 电 流 变 化 时 ， 必 然 出 现 由 自感 与 互 感 作 用 所 引 起 的 感 应 电 动 势 ， 即 (自 感 电 动 势 和 互 感 电 动势 )这 个 电 动 势 称 为 电 抗 电 动 势 。 根 据 楞 次 定 律 ， 自 感 电 动 势 、 互 感 电 动 势 总 是 阻 碍 电 流 变 化的 ， 也 就 是 阻 碍 换 向 的 。1.6.2 换 向 元 件 中 的 电 动 势 1.6.2 换 向 元 件 中 的 电 动 势2.电 枢 反 应 电 动 势 虽 然 换 向 元 件 位 于 几 何 中 性 线 处 ， 主 磁 场 的 磁 密 等 于 零 ，但 是 电 枢 磁 场 的 磁 密 不 等 于 零 。 因 此 换 向 元 件 必 然 切 割 电 枢 磁场 ， 而 在 其 中 产 生 一 种 旋 转 电 动 势 ， 称 为 电 枢 反 应 电 动 势 。 说 明 ： 电 抗 电 动 势 和 电 枢 反 应 电 动 势 都 在 换 向 元 件 内 产 生 阻 碍 换向 的 附 加 电 流 ， 在 换 向 过 程 中 ， 由 于 电 流 突 变 ， 使 线 圈 内 储 存的 磁 场 能 以 火 花 形 式 释 放 出 来 。 1.6.3 改 善 换 向 的 方 法 从 产 生 火 花 的 电 磁 原 因 出 发 ， 减 少 换 向 元 件 的 电 抗 电 动 势和 电 枢 反 应 电 动 势 ， 限 制 换 向 元 件 中 的 附 加 电 流 ， 就 可 以 有 效地 改 善 换 向 。 改 善 换 向 常 用 的 方 法 有 以 下 4种 ： (1)安 装 换 向 极 这 是 目 前 改 善 换 向 最 有 效 的 方 法 。 一 般 容 量 为 1kW以 上 的 直流 电 机 都 装 有 换 向 极 。 换 向 极 安 装 在 主 磁 极 之 间 ， 换 向 极 极 性 确 定 的 原 则 是