第1章--直流电机的基本原理

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1、F 了解直流电机的的基本结构了解直流电机的的基本结构F 掌握直流电机的基本工作原理掌握直流电机的基本工作原理F 直流电机的额定值直流电机的额定值本节基本要求本节基本要求概述直流电机的基本结构直流电机的基本工作原理直流电机的型号和额定值主要内容主要内容1.1 概述概述u直流电机是根据电磁感应定律和电磁力定律实现机械能与直流电能转换的机器u分类：直流电机直流发电机：直流电动机：机械能电能电能机械能u用途：直流发电机：电源 励磁机 信号传递测速发电机 1.1 概述概述u用途：直流电动机：动力用-直流电动机 信号传递直流伺服电动机 u优点：直流发电机：波形平滑性好，电磁干扰小直流电动机： 调速范围宽，

2、平滑性好； 起动、过载、制动转矩大； 易于控制，可靠性高； 调速时能量损耗小，经济，系统成本低。1.1 概述概述u缺点：u应用实例：直流发电机：直流电动机的电源、同步机的励磁、电镀、电解、电冶炼等的直流电源直流电动机： 给粉系统、卷扬机、大型机床、电力机车、电车、电气机车牵引、造纸、纺织拖动、吊车、挖掘机械、轧钢机、船舶推进等成本高、结构和工艺复杂、维修困难、安全可靠性差。 u发展趋势：直流发电机逐步被电力电子整流电源所取代；直流电动机逐步被交流电动机所取代；1.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构主要由定子、转子两部分组成直流电机定子转子电枢铁心轴承换向器风扇转轴电枢绕组机座换向极主磁极

3、电刷装置端盖主极铁心励磁绕组刷杆 电刷 刷握刷杆座(产生励磁磁场)(产生电动势，流过电流，产生电磁转矩)1.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构1.机械结构定子部分转子部分主磁极主磁极 换向极换向极 机座机座 电刷装置电刷装置电枢铁心电枢铁心 电枢绕组电枢绕组 换向器换向器2.电气结构励磁回路电枢回路主磁极主磁极 换向极换向极 电刷装置电刷装置电枢绕组电枢绕组 换向器换向器电枢（绕组）电刷换向器电源接线端机械连结轴主磁极，励磁绕组2-1 2-1 工作原理及结构工作原理及结构1.3 直流电机的基本结构直流电机的基本结构NSNS1.3 直流电机的基本结构直流电机的基本结构n N极和S极成对出现

4、且沿圆周均匀交替分布； n 极对数：N极或S极的个数，通常用 p 表示； n 极数：主磁极的个数，等于 2p 。p=2 即即4极电机极电机1.3 直流电机的基本结构直流电机的基本结构1.3 直流电机的基本结构直流电机的基本结构一、主磁极l作用：产生主磁场 l构成：主极铁心：11.5mm厚的钢板 励磁绕组：用绝缘铜线构成 主磁极钢板冲片（1-1.5mm厚）主磁极由钢板冲片叠压而成励磁绕组套在主磁极极身上1.3 直流电机的基本结构直流电机的基本结构二、换向极（附加极）l作用：改善换向l构成：铁心：整块钢或钢板 绕组：和电枢绕组串联l位置：两个主磁极的中心线上几何中心线l个数：一般和主极个数一样。也

5、有是主极个数的一半。三、机座l作用：固定主磁极、换向极和端盖等 主磁路的一部分（磁轭） l构成：铸钢或厚钢板焊接1.3 直流电机的基本结构直流电机的基本结构四、电枢铁心l作用：主磁路 安放电枢绕组 l构成：硅钢片迭成 电枢铁心冲片 (0.35-0.5mm厚) （硅钢片）涂绝缘漆冲片叠压而成均匀开槽+_2-1 2-1 工作原理及结构工作原理及结构外电源固定外电源固定极性电流极性电流换向片换向片一个电枢一个电枢绕组绕组电机旋转体电机旋转体电枢电枢换向电刷换向电刷电枢结构示意1.3 直流电机的基本结构直流电机的基本结构五、电枢绕组六、换向器l作用：将线圈里的交流电势变为电刷端的直流电势。或把外加的直

6、流电流变为线圈中的交流电流。 l构成：铜片组成，用云母绝缘l作用：感应电动势和通过电流，实现能量转换l构成：按一定规律连接的绝缘铜线构成1.3 直流电机的基本结构直流电机的基本结构换向器换向器1.3 直流电机的基本结构直流电机的基本结构七、电刷装置l作用：保持和换向器的滑动接触，与换向器配合，将线圈中的交流电势变为电刷上的直流电势l构成：电刷、刷握、刷杆、刷杆座l个数：与磁极个数相同。 1.4直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理一、直流发电机的工作原理1.4 直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理一、直流发电机的工作原理通过换向片，电刷A总与位于N极下的导体相连，极性为正。电刷B

7、总与位于S极下的导体相连，极性为负1.4 直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理一、直流发电机的工作原理l线圈中的电动势和电流均为交流xxeB lvBl通过换向片，电刷固定接于某一磁极下的导体l换向器将电枢绕组中的交流电转化为电刷两端的直流电1.4 直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理一、直流发电机的工作原理增加导体可减小感应电动势的脉动。增加导体可减小感应电动势的脉动。当有足够多的线圈和换向片时，可当有足够多的线圈和换向片时，可获得稳定直流电势。当每极下导体获得稳定直流电势。当每极下导体数大于数大于8时，脉动可小于时，脉动可小于1%。1.4 直流电机的基本工作原理直流电机的基本

8、工作原理一、直流发电机的工作原理n结论：结论：1）电枢绕组内电势、电流为交流电；）电枢绕组内电势、电流为交流电；2）电刷间为直流电势。绕组中感应电势与电流方向一致；）电刷间为直流电势。绕组中感应电势与电流方向一致；3）电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的磁场；）电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的磁场；4）产生的电磁转矩与转子转向相反，）产生的电磁转矩与转子转向相反， 为制动性质；为制动性质；5）原动机克服电磁制动转矩作功，将机械能转换为电能。）原动机克服电磁制动转矩作功，将机械能转换为电能。1.4 直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理二、直流电动机的工作原理在直流电动机中，虽然外

9、加电源为直流，但通过换向器的作用，导体中的电流将随其所处磁极极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向始终保持不变。即线圈中的电流是交变的，但产生的电磁转矩方向是恒定的。 xfB li1.4 直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理二、直流电动机的工作原理1.4 直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理二、直流电动机的工作原理1.4 直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理n结论：结论：1）外施电压、电流是直流，）外施电压、电流是直流， 电枢绕组内电流是交流；电枢绕组内电流是交流；2）电枢绕组中感应电势与电流方向相反；）电枢绕组中感应电势与电流方向相反；3）线圈是旋转的，电枢

10、电流是交变的。）线圈是旋转的，电枢电流是交变的。 电枢电流产生的磁电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的；场在空间上是恒定不变的；4）产生的电磁转矩与转子转向相同，）产生的电磁转矩与转子转向相同， 为驱动性质；为驱动性质；5）电磁转矩克服负载转矩作功，将电能转换为机械能。）电磁转矩克服负载转矩作功，将电能转换为机械能。二、直流电动机的工作原理1.4 直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理三、直流电机的可逆原理n同一台直流电机， 通过改变外界条件，既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行。在电机理论中称为可逆原理。 n如果用原动机拖动电枢旋转，可以从电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负

11、载供电，此为发电机运行。n如果在电刷端外加直流电压，则可以带动轴上的机械负载旋转，从而把电能转变成机械能，此为电动机运行。1.5 直流电机的型号和额定值直流电机的型号和额定值一、直流电机的型号（Z）型号表明电机的系列及主要特点。知道了电机的型号，便可从相关手册及资料中查出该电机的有关技术数据。 1.5 直流电机的型号和额定值直流电机的型号和额定值一、直流电机的型号（Z）1.5 直流电机的型号和额定值直流电机的型号和额定值额定值额定值 是制造厂对各种电气设备（本章指直流电机）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。在额定状在指定工作条件下运行时所规定的一些