电机的励磁方式
直流电机的励磁方式
一、定义： 直流电机产生磁场的励磁绕组的接线方式称为励磁方式。实质上就是励磁绕组和电枢绕组如何联接，就决定了它是什么样的励磁方式。
二、分类：
{ 他励式
自励式 { 并励式
串励式
复励式
三、四种励磁方式接线
（a）他励式
若励磁绕组不与电枢绕组联接，励磁绕组单独由其他电源供电的直流电机称为他励式直流电机）并励式
顾名思意，励磁绕组与电枢绕组并联，称为并励式直流电机。
并励式直流电机的电枢电流Ia。励磁绕组流过的电流为If ，经过负载或电源供给电机的总电流为 I，三者须满足以下关系：
直流发电机：Ia ＝I＋If
复励式直流电机上有两个励磁绕组，一个和电枢并联，一个和电枢串联。
复励式直流电机的串励绕组产生的磁势与并励磁势方向相同时称为加复励（或积复励）；
两者磁势方向相反时称为差复励（或减复励）；
加复励和差复励比较，应严格按要求接，实用中加复励用得较多。
§2.2空载时直流电机的磁场
空载时负载电流为零，此时电机内部的磁场是由励磁绕组通过电流产生的磁势决定。
空载时的磁场用函数Bo（x）表示；空载磁通密度沿转子外圆周长方向的变化情况即空载磁密的分布波形呈平顶波。
该图不计电枢齿槽影响 空载时磁密分布波形呈平顶波的原因是：
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，主群场也逐渐减弱，到两极之间的几何中线处时，磁密等于0。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，如下图演示。说明磁力线是闭合的
直流电动机：Ia ＝I－If（c)串励式
电动机励磁系统的原理
电动机励磁系统的原理
电动机励磁系统是指为了产生和维持电动机所需的磁场而采取的一系列措施和装置。
电动机励磁系统的原理可以简单概括为以下几点：
1. 磁场产生原理：电动机的励磁系统通过电流在导体中产生磁场，使之形成电动机工作所需的磁极。
一般来说，直流电动机的励磁系统通常使用直流电流来产生磁场，而交流电动机的励磁系统则使用电磁铁或旋转的磁体来产生交变磁场。
2. 励磁电源：励磁电源为电动机提供所需的电流，以产生磁场。
直流电动机一般采用直流电源，如电池、整流器等；交流电动机一般采用交流电源，如发电机或变压器等。
3. 电枢线圈和励磁线圈：电动机的励磁系统中包括电枢线圈和励磁线圈。
电枢线圈连接到电源，通过在线圈内产生电流来产生磁场。
励磁线圈则用于产生或调节电动机磁场的大小和方向。
4. 磁场控制：电动机励磁系统一般具有磁场控制功能，可以通过改变电流大小、方向或电磁材料的位置和状态来调整磁场的强度和方向。
通过磁场控制可以实现电动机的启动、运行和调速等功能。
总之，电动机励磁系统通过在导体中产生磁场，为电动机提供工作所需的磁极，
使其能够正常运行。
励磁系统的设计和控制可以影响电动机的性能和效率，是电动机运行的重要组成部分。
直流电机励磁原理
直流电机励磁原理
直流电机励磁原理是指在直流电机中通过一定的方式产生磁场，使电机能够正常工作。
励磁是指给电机的磁场提供电能，使电机能够产生磁场。
直流电机的励磁方式通常有磁场励磁和电流励磁两种形式。
磁场励磁是通过外部线圈产生的磁场来励磁。
具体而言，将直流电源接通到电机的励磁线圈上，通过产生的磁场相互作用，使电机的磁场得以形成。
电流励磁是通过通电线圈在产生磁铁旁引线产生磁场来励磁。
具体而言，将直流电源接通到电机的绕组上，电流在线圈中流动，产生磁场，从而使电机获得励磁。
通常来说，直流电机的励磁线圈被称为电枢线圈或者励磁绕组。
电枢线圈是由细线圈绕制而成的，能够产生足够的磁场来使电机正常运转。
在直流电机的励磁过程中，需要根据实际需要调整励磁电流的大小和方向，以控制电机的运转速度和输出功率。
这通常通过调整励磁电流的大小来实现。
总结起来，直流电机的励磁原理是通过磁场励磁或电流励磁的方式来产生电机所需的磁场，使电机正常工作。
励磁电流的大小和方向可以通过调节来控制电机的运转速度和输出功率。
直流电动机的四种励磁方式
直流电动机的四种励磁方式
直流电动机的四种励磁方式包括：
1. 系列励磁：将励磁绕组与电动机的电枢绕组串联，使得励磁电流和电动机的电流通过相同的通路。
系列励磁方式适用于需要大起动转矩和较宽速度调节范围的应用。
2. 并联励磁：将励磁绕组与电动机的电枢绕组并联，励磁电流和电动机的电流分别通过独立的通路。
并联励磁方式适用于需要高速运行和较小起动转矩的应用。
3. 复合励磁：是系列励磁和并联励磁的结合，既能得到系列励磁的大起动转矩，又能得到并联励磁的高速运行特性。
通过调节系列励磁绕组和并联励磁绕组的比例，可以实现不同的转速和转矩要求。
4. 独立励磁：独立励磁方式是将励磁绕组与电源独立连接，励磁电流和电动机的电流完全分离。
这种方式适用于需要精确控制励磁电流的应用，可以实现更精确的速度和转矩控制。
三相交流永磁同步驱动电机励磁方式
三相交流永磁同步驱动电机励磁方式一、概述三相交流永磁同步电机是一种高性能、高效率的电机，广泛应用于工业生产和交通工具领域。
其励磁方式是影响其性能和效率的关键因素之一。
在本文中，我们将探讨三相交流永磁同步驱动电机的励磁方式，包括直接励磁和间接励磁两种方式的原理、特点、优缺点以及在实际应用中的适用场景。
二、直接励磁方式直接励磁方式是指通过外部直流电源直接为永磁同步电机提供磁场励磁的方式。
其原理是利用外部直流电源产生恒定的磁场，通过转子定子之间的空气隙传递给转子，从而使得电机能够产生稳定的磁场，实现电机的驱动。
直接励磁方式的特点是励磁电流恒定，磁场稳定，能够提供较高的功率密度和效率。
由于直接励磁方式不需要额外的磁场反馈装置，因此结构简单，成本相对较低。
直接励磁方式也能够实现电机的精确控制，适用于对精度要求较高的场合。
然而，直接励磁方式也存在一些缺点。
直接励磁需要使用外部直流电源，并且要求其稳定性和可靠性较高，增加了系统的复杂度和成本。
直接励磁方式在高速、高温等特殊工况下容易出现励磁失效的情况，影响了电机的性能和寿命。
直接励磁方式在一些特殊场合中并不适用。
三、间接励磁方式间接励磁方式是指通过转子上的感应电动势来产生磁场的方式。
其原理是利用转子在旋转过程中产生的感应电动势，使得转子上的永磁体也产生磁场，从而实现电机的励磁。
间接励磁方式的特点是不需要外部直流电源，能够减少系统的复杂度和成本。
由于感应电动势的产生与转子的旋转速度成正比，因此间接励磁方式能够随着电机的转速变化而自动调节磁场的大小，实现了较好的动态性能。
然而，间接励磁方式也存在着一些问题。
由于感应电动势的大小与转子的转速成正比，因此在低速或者静止状态下无法产生足够的磁场，影响了电机的起动性能。
由于感应电动势的产生需要转子上的导体与磁场的相对运动，因此在高速、高温等工况下容易出现感应电动势不稳定的情况，影响了电机的性能。
四、直接励磁与间接励磁的适用场景比较在实际应用中，选择合适的励磁方式需要根据电机的性能要求、工作环境和成本等因素综合考虑。
电机与拖动基础考点总结
考点总结第四章e T L T —生产机械的阻转矩 n —转速(r/min)】第五章一、直流电机的励磁方式：III f I I f1图5-15直流电机的励磁方式a) 他励式 b) 并励式 b) 串励式 b) 复励式a)b)c)d)按励磁绕组的供电方式不同，直流电机分4种：○1他励直流电机 ○2并励直流电机 ○3串励直流电机 ○4复励直流电机 二、基础公式 1. 额定功率N PN P （N T 为额定输出转矩，N n 为额定转速） 直流发电机中，N P 是指输出的电功率的额定值：N N N I U P ⋅=2. 电枢电动势a E直流电机的电动势：n C E e a ⋅Φ⋅=（单位 V ） e C 为电动势常数aZn C P e 60⋅=（P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）3. 电磁转矩e T直流电机的电磁转矩：a T e I C T ⋅Φ⋅= （单位m N ⋅） T C 为转矩常数aZn C P T ⋅⋅=π2 （P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）4. 常数关系式由于55.9260≈=πe T C C 故 e T C C ⋅=55.9三、直流电机(一) 分类：直流电动机和直流发电机。
直流电动机：直流电能→→机械能 直流发电机：机械能→→直流电能(二) 直流电动机(考点：他励直流电动机【如下图】)I 图5-18直流电动机物理量的正方向与等效电路a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路a)b)1. 电压方程：励磁回路：f f f I R U =电枢回路：a a a a I R E U += (特点：a a E U >) (a R ——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 a E ——直流电机感应电动势)其中 ΦnC E e a =2. 转矩方程：0L e T T T +=3. 功率方程：○1输入电功率→电磁功率 输入电功率1P =励磁回路输入电功率f P +电枢回路输入电功率a P(注意：一般题目没有给出励磁信息，那么输入电功率=电枢回路输入电功率)电枢回路输入电功率a P =电磁功率em P +铜耗功率Cua p ∆ 励磁回路输入的电功率：2f f f f f I R I U P ==电枢回路输入的电功率：()Cua em 2a a a a a a a a a a a p P I R I E I I R E I U P ∆+=+=+== (2a a Cua I R p =∆——电枢回路的铜耗 a a em I E P =——电机的电磁功率)且有ωωωe a p a p a p a a π2π2606060T ΦI aZn ΦI a Z n ΦnI Z n I E ==⋅== 即ωe a a T I E =（原本基础公式为a e ΦI C T T =）而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式：n Pn P P T em em eme 55.960π2===ω 故n PT em e 55.9=（em P 的取值单位为w 才适用）nP T eme 9550=（em P 的取值单位为kW 才适用） ○2电磁功率→输出机械功率 电磁功率=机械功率=机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)由于0L e T T T +=和ωe T P em = 故 ωωωL 0e T T T += L 0em P p P +∆=L P ——电机的机械负载功率0p ∆——电机的空载损耗，包括机械摩擦损耗m p ∆和铁心损耗Fe p ∆○3输入电功率1P →输出机械功率2P 电功率电磁功率机械功率P 1P em P 2p Cua p Fe p mec p CufCufp ∆Cuap ∆Fep ∆mp ∆图5-19直流电动机的功率图p P P p p p p P p p P P P ∑∆+=+∆+∆+∆+∆=+∆+∆=+=22add m Fe Cu em Cua Cuf a f 1式中2P ——电动机的输出功率，有P2=PL ；add p ∆——电动机的附加损耗，是未被包括在铜耗、铁耗和机械损耗之内的其他损耗； p ∑∆——电动机的总损耗，并有add 02a a 2f f add m Fe Cua Cuf p p I R I R p p p p p p ∆+∆++=∆+∆+∆+∆+∆=∑∆故电动机的效率为：p P pP P ∑∆+∑∆-==2121η4. 工作特性：5. 如何避免造成“飞车”？ 答：直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。
永磁同步电机的工作原理
永磁同步电机的工作原理
永磁同步电机是一种以永磁体作为励磁来源的同步电机。
其工作原理如下：
1. 励磁原理：永磁同步电机的励磁部分由永磁体组成，永磁体产生的磁场是恒定不变的。
这个磁场会与电枢绕组产生一个旋转的磁场。
2. 同步原理：根据同步电机的原理，当电枢绕组中的电流与旋转磁场频率一致时，电枢绕组中的磁场会与旋转磁场同步，形成一个旋转的磁力。
这个旋转的磁力会推动电枢绕组产生一个旋转运动。
3. 控制原理：为了控制永磁同步电机的转速和扭矩，需要通过变频器或者控制器来调整电枢绕组中的电流频率和幅值。
通过调整电流频率和幅值，可以在不同负载和运行条件下保持电机的同步转速，并控制输出扭矩。
综上所述，永磁同步电机的工作原理可以简单概括为：永磁体产生恒定磁场，电枢绕组产生的旋转磁场与永磁体磁场同步，并通过控制电流频率和幅值来控制电机的速度和扭矩。
电机与拖动基础电子教案——第五篇第十八章 直流电机的磁场、电枢反应和电枢绕组
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，电刷顺着旋转的方向移动 一个夹角，对主极磁场而言，直轴起去 磁反应，若电刷逆着旋转方向移动一个 夹角，则直轴电枢反应将是增磁的，
其中， 为气 隙计算长度，可见，磁密的
分布和气息的大小是成反比关系的，这就刚 好验证了上一节的磁密分布的曲线形式。
二、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。
三、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（1）磁场是不饱和的，（2）发电机电 枢转向是逆时针，电动机为顺时针。这样， 我们就可以对上图进行叠加，可知
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。
2.单叠绕组电路图：
为了进一步说明单叠绕组各个元件的联接
次序及其电动势分布情况，按图18-7各元
件的联接顺序，可得到如图18-8所示的绕
组电路图。从图18-8可以看出，每个极下
的元件组成 一条支路，这就是说，单叠绕
组的并联支路数正好等于电机的极数，即
（ 为并联
支路2a对数2 p）。a这是单叠
绕组的重要特点之一。
是一个常数，称为电动势常数。
二、电磁转矩：
如果电动势和发电机相关，那么，电磁 转矩和电动机可以联系在一起，求解电 磁转矩的过程和求解电动势是一样的：
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旋转电机中产生磁场的方式。
现代电机大都以电磁感应为基础，在电机中都需要有磁场。
这个磁场可以由永久磁铁产生，也可以利用电磁铁在线圈中通电流来产生。
电机中专门为产生磁场而设置的线圈组称为励磁绕组。
由于受永磁材料性能的限制，利用永久磁铁建立的磁场比较弱，它主要用于小容量电机。
但是随着新型永磁材料的出现，特别是高磁能积的稀土材料如稀土钴、钕铁硼的出现，容量达百千瓦级的永磁电机已开始研制。
一般的电机多采用电流励磁。
励磁的方式分为他励和自励两大类。
他励由独立的电源为电机励磁绕组提供所需的励磁电流。
例如用独立的直流电源为直流发电机的励磁绕组供电；由交流电源对异步电机的电枢绕组供电产生旋转磁场等等。
前者为直流励磁，后者为交流励磁。
同步电机按电网的情况,可以是转子的励磁绕组直流励磁,也可以定子上由电网提供交流励磁，一般以直流励磁为主。
如直流励磁不足，则从电网输入滞后的无功电流对电机补充励磁；如直流励磁过强，则电机就向电网输出滞后的无功电流,使电机内部磁场削弱。
采用直流励磁时,励磁回路中只有电阻引起的电压降,所需励磁电压较低,励磁电源的容量较小。
采用交流励磁时，由于励磁线圈有很大的电感电抗，所需励磁电压要高得多，励磁电源的容量也大得多。
他励式励磁电源，原来常用直流励磁机。
随着电力电子技术的发展，已较多地采用交流励磁机经半导体整流后对励磁绕组供电的方式励磁。
励磁调节可以通过调节交流励磁机的励磁电流来实现；也可以在交流励磁机输出电压基本保持不变的情况下，利用可控整流调节。
后者调节比较快速，还可以方便地利用可控整流桥的逆变工作状态达到快速灭磁和减磁，从而取消常用的灭磁开关。
前一种方式，整流元件为二极管，如把它和交流励磁机电枢绕组、同步电机励磁绕组一起都装在转子上，则励磁电流就可以直接由交流励磁机经整流桥输入励磁绕组,不再需要集电环和电刷，可构成无刷励磁系统,为电机的运行、维护带来很多方便。
当然整流元件、快速熔断器等器件在运行中均处于高速旋转状态，要承受相当大的离心力，
这在结构设计时必须加以考虑。
自励利用电机自身所发电功率的一部分供应本身的励磁需要。
电机采用自励时，不需要外界单独的励磁电源,设备比较简单。
但如果原先电机内部没有磁场,它就不可能产生电动势，也就不可能进行自励。
所以实现自励的条件是电机内部必须有剩磁。
自励系统又可分为并励和复励两种。
并励指仅由同步电机的电压取得能量的自励系统，复励指由同步电机的电压及电流两者取得能量的自励系统。
并励发电机进行自励的条件和起励过程如图1和图2所示。
图1是并励直流发电机的原理接线图。
图2为其起励过程。
其中曲线1为发电机的磁化曲线Φ＝f(If)。
由于在一定转速下电机的感应电动势与磁通成正比,所以曲线1同时也就是电机的空载特性曲线E 0=f(If)，即电机的感应电动势与励磁电流If 之间的关系。
而曲线2为励磁回路的电阻特性U＝If·∑R,它表示励磁电流与电机电压之间的关系。
它实际是一条斜率为ΣR的直线。
其中∑R 为励磁回路的总电阻，它包括励磁绕组的电阻和外加的调节电阻Rr。
电机自励的过程如下：电机以某一速度п旋转时,由于电机中有剩磁，会在电枢绕组中感应电动势Er。
在此电动势作用下，在励磁回路中会产生一个励磁电流If1。
如励磁绕组接法正确，If1所产生的磁通势将使电机中的磁场加强，电枢绕组中感应电动势进一步增加到E1，使励磁电流又将增大到If2。
如此相互促进，直至电机空载特性和电阻特性的交点A。
在这一点上,电机的端电压为U0，它所产生的励磁电流为If1，而在这个励磁电流If1下，电机产生的电动势正好为U0，电机就稳定工作在这一点。
如果增大励磁回路的电阻∑R，电阻特性的斜率将增大，它与空载特性的交点下移，发电机的输出电压就下降。
当电阻增大到某一临界值∑Rcr时，电阻特性3与发电机空载特性几乎相重合。
此时电机电压将不确定。
若电机温度和运行条件有一点变化，电压就会大幅度变化。
如进一步增大电阻，发电机就不能自励建立电压。
在要求电压能大范围调节的场合，如同步发电机的励磁机，可在磁极钢片中开一个小槽，使磁路中出现狭窄区域。
这些区域在比较小的磁通下就开始饱和，使电机的空载特性变得比较弯曲（图3）,这样励磁回路电阻特性能在较大范围内和空载特性确定相交，从而获得较广的调压范围。
发电机在带负载时，负载电流在电机内阻上的电压降会使端电压下降。
对于自并励电机，端电压的下降使励磁电流减少而导致电机端电压的进一步下降,如图4曲线1所示。
为了克服这个缺点,发电机常采用复励，即除了并励绕组以外，再加一个串励绕组，串励绕组和负载电路串联。
随着负载的增加，串励绕组的磁通势增大，使电机的感应电动势相应地增加，以补偿负载电流在内阻上的电压降，从而使电机的端电压能基本保持平稳，如图4曲线2所示。
异步发电机的自励交流励磁的异步发电机也可以进行自励。
其交流励磁电流须由电容器供给,利用LC 并联谐振的原理建立电压。
与直流发电机一样，要实现自励，电机铁心中必须有剩磁，利用剩磁在电枢绕组中产生电动势对电容负载供电，输出容性电流。
由于输出相位超前的容性电流，相当于输入滞后的感性电流，它具有助磁作用，使电机气隙磁场加强，从而增大电机的感应电动势和容性电流。
最后由于磁路饱和的影响，电机的电压稳定在空载特性和电容特性的交点上（图5）。
它建立电压的过程与自励直流发电机十分相似。
只是用电容特性代替了电阻特性。
电容特性的斜率为。
为保证异步发电机能自励建压，需要有足够的电容，当电容小到临界值Ccr 时,电容特性与无载特性重合，电机就不能稳定发电。
再减小电容，电机就不能自励建立电压。
同步电机的励磁励磁系统除了应该能维持电机电压以外,还有其他一系列要求,如在调节系统的无功功率和在电力系统发生突然短路、突加负载及甩负载时，能对电机强行励磁或强行减磁，以提高电力系统运行的稳定性和可靠性，当电机内部发生短路事故时能对电机快速灭磁，以防止事故扩大，避免电机进一步损坏等。
所以同步电机的励磁系统比较复杂，种类繁多，其分类列于表。
同步电机励磁系统的分类如下：
同步电机的励磁系统由励磁电源、手动调节装置、自动励磁调节器和灭磁装置等组成。
励磁电源也分为自励式和他励式两大类。
他励式设备比较庞大，但调节性能较好，而自励式电源比较简单，但是当电力系统发生故障，电网电压严重下降时，其励磁电流可能反而减少，使电网电压情况更为恶化。
励磁电压影响电机运行的稳定性，为此必须采取适当的设备保护措施。
自励式励磁电源取自同步电机内部的辅助绕组或直接取自同步电机本身的出线端。
同步电机自励式励磁系统中，自动励磁调节器是重要部件。
它的作用是当同步电机的端电压和无功功率发生变化时，能根据电压量测比较单元和无功补偿（调差）单元送回的反馈信号，自动地控制励磁机或其他励磁供电电源的输出电流，达到自动调节端电压和无功功率的目的。
此外，调节器中还有一些辅助调节装置，例如用以限制发电机某些运行量（如转子电流，定子电流等）的限制单元；通过引入转速或频率等附加信号来改善电子系统动态性能的稳定单元和其他补偿单元等。
此外，还有灭磁装置，它是在电机内部发生短路时,使电机的励磁电流迅速衰减到零,从而使电机的感应电动势降到很低，以避免进一步损坏。