第30页，共73页，星期日，2025年，2月5日结论从上面的分析可知，相同元件数时，叠绕组并联支路数多，每条支路里串联元件数少，适用于较低电压、较大电流的电机。对于单波绕组，支路对数永远等于1，每条支路里所包含的元件数较多，所以这种绕组适用于较高电压，较小电流的电机，至于大容量的电机，可以采用混合绕组。第31页，共73页，星期日，2025年，2月5日2.3直流电机空载和负载时的磁场2.3.1直流电机的空载磁场空载：发电机出线端没有电流输出，电动机轴上不带机械负载，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。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，直流电机的空载磁场是指电枢电流等于零或者很小时，由励磁磁动势单独建立的磁场。第32页，共73页，星期日，2025年，2月5日空载磁场分布图主磁通——主磁路（链着励磁绕组和电枢绕组）漏磁通——漏磁路（只链着励磁绕组本身）第33页，共73页，星期日，2025年，2月5日极靴的作用和空载气隙磁密的帽型分布第34页，共73页，星期日，2025年，2月5日空载磁路的计算第35页，共73页，星期日，2025年，2月5日直流电机的空载磁化特性曲线在额定状态下，电机往往工作在饱和点附近，这样即可以获得较大的磁通，又不致需要太大的励磁磁动势，从而可以节省铁心和励磁绕组的材料。（线性分析方法）第36页，共73页，星期日，2025年，2月5日2.3.2负载时直流电机的磁场1.电枢产生的磁动势不仅励磁绕组中有电流，而且电枢绕组中也有电流的磁场，称为负载磁场。负载时的气隙磁场：第37页，共73页，星期日，2025年，2月5日显然，由于电枢磁动势的出现，气隙磁场将会发生变化，而这个变化的性质将是我们下面研究的重点电枢反应：电枢磁动势对主极气隙磁场的影响称为电枢反应。而电枢反应的性质又根据其反应方向的不同，分为交轴电枢反应和直轴电枢反应，下面我们就来具体的看一下他们二者对我们的气隙磁场的分部到底会有怎样的影响，而这个影响又和电刷在电机上位置的摆放密切相关：（a）电刷在几何中性线上的电枢磁动势和磁场：如图可见：第38页，共73页，星期日，2025年，2月5日电枢元件电流及其磁场分布示意图几何中心线整距线圈第39页，共73页，星期日，2025年，2月5日此时产生的是交轴磁动势，对此时的电机进行数学分析，我们得到一个有关磁动势分布的表达式：其中，A叫做电枢线负载，也就是电枢表面单位周长上的安培导体数，称为电负荷。x是沿圆周方向的距离，与fa（x）成正比。当x最大时（=τ/2），交轴电枢磁动势达到最大。第40页，共73页，星期日，2025年，2月5日由电枢磁动势产生的气隙磁密为：其中为，δ为气隙计算长度，可见，磁密的分布和气隙的大小是成反比关系的，这就刚好验证了上图的磁密分布的曲线形式。（马鞍形）第41页，共73页，星期日，2025年，2月5日交轴电枢磁场的特点：①.电枢磁势Fa与主极磁势Ff互相垂直；②.电枢表面各点的电枢磁势Fa不等；在几何中性线处电枢磁势Fa最大，在极轴线处等于零，即Fa=0。③.电枢磁密Bmax在几何中心线处的值不为零。第42页，共73页，星期日，2025年，2月5日（b）电刷不在几何中性线上的电枢磁动势：看图：引出了直轴电枢磁动势，直轴电枢磁动势：电枢磁动势的轴线与主磁极轴线重合，称为直轴电枢磁动势。第43页，共73页，星期日，2025年，2月5日交轴、直轴电枢反应：（1）交轴电枢反应：交轴电枢磁动势对主极磁场的影响。在这里，我们为了分析问题的简单，假定（a）磁场是不饱和的，（b）发电机电枢转向是逆时针，电动机为顺时针。这样，我们就可以对下图进行叠加2.电枢反应第44页，共73页，星期日，2025年，2月5日负载时合成磁场
交轴电枢磁密与合成气隙磁密分布图第45页，共73页，星期日，2025年，2月5日结论1）交轴电枢反应A:交轴电枢磁场在半个极内对主极磁场起去磁作用，在另半个极内则起增磁作用，引起气隙磁场畸变，使电枢表面磁通密度等于零的位置偏移几何中性线，新的等于零的我们称之为物理中性线。B:不计饱和，交轴电枢反应即无增磁，亦无去磁作用。考虑饱和时，起到去磁作用。第46页，共73页，星期日，2025年，2月5日2）直轴电枢反映：当电刷不在几何中性线上，出现了直轴电枢反应，从图上可以看出：A:若为发电机，电刷顺着旋转的方