目 录
第一章 绪论 4
1.1直流发电机的发展概况 5
1.2直流发电机的工作原理 6
1.3直流发电机的主要结构 8
1.4直流发电机的铭牌数据 9
1.5直流发电机的用途和分类 10
第二章 直流发电机的运行特性 13
2.1并励发电机的运行特性 13
2.2直流电机的电枢绕组 17http://www.16sheji8.cn/
第三章 直流电机的电枢绕组及磁场 21
3.1直流电机的磁场 22
3.2交轴电枢反应 26
3.3直轴电枢反应 27
3.4装设换向极改善换向 27
第四章 直流发电机主要尺寸的选择 28
4.1电枢外径 的选择 28
4.2线负荷Ａ和气隙磁密 的选择 29
4.3电枢计算长度 的确定 30
4.4主要尺寸比的选择 31http://www.16sheji8.cn/
4.5极数的选择 33
4.6磁路计算 33
第五章 电磁计算 37
5.1电磁功率的确定 37
5.2电磁设计程序 38
5.3发电机性能指标 49
结束语 49
参考文献 50
致谢 51http://www.16sheji8.cn/
1200V直流机组发电机设计
文 摘：电力行业是一种先进工业，世界各国经济发展的经验表明，只有当电力工业的增长率高于其他行业的发展速度才能促使整个过名经济的全面快速增长。电力行业要发展就必须加快对电机的研究和设计。
直流机组发电机是由电动机作为原动力来达到输出电压的目的。直流发电机必须满足输出电压易于调节或控制；能够满足不同控制系统所要求的电源特性；具有较大的过载能力等性能要求。直流机组发电机主要满足输出的电压稳定,可以在不同工作环境下连续运行。通过对直流发电机的设计，我们能够更加了解电机的结构和性能。电机的设计除了要求扎实丰富的知识外，经验也是非常重要的，许多尺寸的选取都要求通过经验来求取。所以通过对不同电机的研究，可以使设计人员在选取数据时更加精确，以提高电机的工作性能。http://www.16sheji8.cn/
关键词： 直流机组 直流发电机 电源特性 电力行业
Abstract: Electric power profession is experience enunciation that a kind of advanced industry that development speed, international community economy development, only be the electric power to increase the rate industrially higher than the other profession then can urge whole is economic to increase quickly completely over. http://www.16sheji8.cn/ The electric power profession wants to develop must quickly to the research of the electrical engineering with design. The direct current machine a generator be been used as by electric motor motive force to purpose that attain the exportation electric voltage. The direct current generator must satisfy the exportation electric voltage apts to regulate or control; Can satisfy the different control system a power supply for requesting characteristic; Have bigger over carry ability etc. function request. The direct current machine a generator is main to satisfy the output's electric voltage stable, can under the different work environment continue to circulate. Pass to the design of the direct current generator, we can understand the construction of the electrical engineering more with the function. The design of the electrical engineering is in addition to requesting the firm abundant knowledge, the experience also is count for much, the experience of many sizes So pass to the research of the different electrical engineering, can make design the personnel at select by examinations data hour more accurate, to increase the work function of the electrical engineering.http://www.16sheji8.cn/
Keyword: set of direct current ;direct current dynamo;
The speciality of power supply;way of electric power
第一章 绪论
众所周知，电机是与电能密切相关的能量转换机械，它是工业，农业，交通运输事业中的重要动力设备。为了适应实现现代化的新形式，工业.农业.国防都将提出新的要求，不但要求电机能适应各种不同的工作条件，而且在品种.质量和性能等方面满足特定的要求。因之，电机工业与国民经济各部门之间的关系是十分密切的，是国民经济部门中不可缺少的一个重要环节，直流机组中发电机是把电动机作为动力机械驱动.再通过电动机转换为电能。特点有输出电压易于调节或控制；能够满足不同控制系统所要求的电源特性；具有较大的过载能力。直流机组发电机是直流电机调速控制的一个重要方面,应用领域十分广泛,特别是近期来永磁无刷发电机的迅速发展。本文主要讨论对直流发电机结构要求和1200V直流机组发电机的电磁设计。http://www.16sheji8.cn/
1.1直流发电机的发展概况
直流发电机是把机械能转化为直流电能的机器。它主要作为直流电动机、电解、电镀、电冶炼、充电及交流发电机的励磁等所需的直流电源。虽然在需要直流电的地方，也用电力整流元件，把交流电变成直流电，但从使用方便、运行的可靠性及某些工作性能方面来看，交流电整流还不能和直流发电机相比。直流发电机还具有体积小、性能好、重量轻、效率高及可靠性高等特点。
由于直流电机的生产不断发展，对直流电机的要求日益提高，在直流电机设计方面因该积极开展的工作是多方面的.通常结合新技术。新工艺，新材料的发展，不断改进电机的结构；提高产品的系列化，部件的通用化和零件的标准化程度；扩大电子计算机在设计上的应用；进一步对直流电机的电磁场，换向，通分散热和振动澡声等问题的研究。
建国以来,我国电机工业迅猛发展,取得了可喜的成绩.但是,由于我国工业基础比较薄弱,电机产品品种还不能完全满足国民经济的需要;在产品品质方面,除少数达到世界先进水平外,多数与国外先进水平相比还存在一定的差距;在产量.单机容量.新材料供应和劳动生产率等方面,和国外先进水平的差距也比较大.改变这一落后面貌,需要我们付出艰苦努力.http://www.16sheji8.cn/
中国电机制造工业与发展了有200年的国外水平还存在很大的差距，正是存在的差距，使中国电机拥有了无限大的发展空间。具有广泛的发展前景。发电机的大规模应用是在19世80年代，当时远距离送电方法的发展，大功率电站的产生，使电能得以远距离传输，宣告了人类社会步入电气时代。
在冷却技术方面，由表面冷却发展到导体直接冷却，冷却介质由空气发展为氢气，进而发展到水，冷却效率愈来愈高，促进了发电机的大容量化。随着电机容量的提高，定子绕组逐渐水冷化，转子以氢冷为主，在大型转子中，也有许多厂家采用水冷，定子铁心的冷却则大多数采用氢冷。
在绝缘材料方面，虽然大型发电机的定子的主绝缘材料仍彩用云母，但粘合剂和浸渍剂已从过去的天然树脂（如沥清）改为合成树脂（如环氧树脂等），它为提高发电机的电压创造了条件。
在导磁材料方面，由于硅钢片技术的进步，铁损大大降低，由0.6瓦/千克以下降到0.4瓦/千克以下。
随着硅整流元件和可控硅元件的迅速发展，传统的同轴直流励磁逐渐为半导体励磁所代替，并成为发展方向。
这一系列技术进步，导致发电机的单机容量越来越大，单位容量的造价下降，效率提高。美国的电机制造工业一直处于世界领先地位。
改革开放后，我国对与稀土永磁电机的研究有了很大的突破，我国地域广阔，稀土资源非常丰富，给稀土永磁电机的开发的原材料基础。稀土永磁电机是一种用稀土磁钢来激磁的电机，它不仅具有一般永磁电机结构简单、运行可靠、发热小、效率高等优点，还由于稀土永磁具有极大的磁能积，故更具有体积小、重量轻、效率高、特性好等一系列优点。稀土材料以其优良的磁性能，在国民经济各领域中发挥着越来越重要的作用。它已成为新一代航空、航天、航海用各种电机的主要发展方向，同时也因其高效节能而成为工业用（特别是用电大户如纺织、煤矿、石油、机床、汽车等行业）电机发展的必然趋势。目前主要的电机系列有：http://www.16sheji8.cn/
稀土永磁节能电机系列：节能效果显著，且有较好的起动特性，与异步电动机同机座、同音量。本电机无论功率因数、效率和起动力矩都高于异步电机。
双定子稀土永磁电机（系列）：比同体积同重量的普通稀土永磁电机的功率大30%以上，转动惯性小，既可做电动机，也可作发电机用。其技术性能可与国外的交流伺服电机相媲美，转矩和功率大、省料、工作性能好、
稀土永磁无刷直流发电机：为机电一体化电机。电路简单，工作可靠。在精密机械、汽车、船舶上以及独立（或备用）电源上均可使用。还可根据用户需要研制。
混合励磁稀土无刷发电机：系稀土发电机的一种结构形式。可籍调节励磁保持输出电压不变。为中小功率独立电源发电机的更新换代产品。
1.2直流发电机的工作原理
按照法拉第电磁感应基本定律，当一匝线圈回路内所包围的磁通发生变化时，线圈内便有感应电势产生。若回路内的磁通随时间作周期性交变，则这样感应的电势便成为一切电磁线圈和变压器的理论基础。应用电磁感应定律于某一段导体上，其感应电动势大小为：
e = Blv
直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。
电刷上不加直流电压，用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线，而在其中感应产生电动势，电动势方向按右手定则确定。这种电磁情况表示在图上。由于电枢连续地旋转，，因此，必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S极下的磁力线，虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的．线圈内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷A，B端的电动势却为直流电动势(说得确切一些，是一种方向不变的脉振电动势)。因为，电枢在转动过程中，无论电枢转到什么位置，由于换向器配合电刷的换向作用，电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势，因此，电刷A始终有正极性。同样道理，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如每极下的线圈数增多，可使脉振程度减小，就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。同时也说明子直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。
图 1-1为直流发电机的工作原理模型。图中 N、S是一对在空间固定不动的磁极，abcd是安装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枢，线圈两端分别接到两个相互绝缘并可随线圈一同转动的铜质换向片上，换向片分别与固定不动的电刷 A 和 B 保持滑动接触，这样，旋转着的线圈可以通过换向片、电刷与外电路接通。http://www.16sheji8.cn/
线圈中感应电动势的方向可用右手定则确定。在逆时针旋转情况下，如图 1-1a 所示，线圈的 ab边在 N 极下方，产生的感应电动势从 b指向 a；线圈的 cd边在 S极上方，产生的感应电动势从 d指向 c。从整个线圈来看，电动势的方向为 d→c→b→a，在此状态下电刷 A 的极性为正，电刷 B 的极性为负。如图 1-1b所示，即线圈旋转了180°，线圈的 ab边在 S极下，cd边在 N 极下方，每个边的感应电动势方向都要随之改变，于是，整个线圈的感应电动势方向变为 a→b→c→d。可见线圈中的感应电动势是交变的，如图 1-2a所示 （设在一个磁极范围内，磁感应强度在气隙中的分布曲线接近于梯形波）；但从图 1-1中可看出，与电刷 A接触的线圈边总是位于 N 极下，与电刷 B 接触的线圈边总是在S极下，因此电刷 A的极性总是正，而电刷 B 的极性总是负，故在电刷 A、B 之间可获得如图 1-2b所示的脉动直流电动势。http://www.16sheji8.cn/
