第6章 直流电机的用途、基本工作原理与结构

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1、第六章直流电机的用途、基本工作原理与结构6-1直流电机及其用途6-2直流电机的基本工作原理6-3直流电机的主要结构第六章直流电机的用途、基本工作原理与结构基本要求：1.掌握直流电机的基本工作原理2.了解直流电机的基本结构3.掌握直流电机的额定值6-1直流电机及其用途1.直流电机的功能•直流电动机：直流电能Ö机械能•直流发电机：机械能Ö直流电能2.直流电机的用途1）直流电动机直流电动机具有良好的起动性能和调速性能。主要应用于对起动和调速性能要求较高的生产机械中。Z4系列直流电动机2）直流发电机直流发电机的电动势波形较好，受电磁干扰影响小，用作直流电源。3.直流电机的缺点

2、•结构较复杂•价格较高应用受到限制•可靠性较差6-2直流电机的基本工作原理1.直流电动势的产生（直流发电机）beiNac+Anei12d–BS图示瞬间：负载电势e电流i电刷A电刷B负载电流导体abbgabga导体cddgcdgc+−AgB线圈abcddgadgac电枢转过180º后：eiNdb+Anei21a–BS负载电势e电流i电刷A电刷B负载电流导体abagbagb导体cdcgdcgd+−AgB线圈abcdagdagd电动势波形e21Noπ2π3πωt+An线圈电动势的波形e–BBAS负载oπ2π3πωt直流发电机的基本工作原理电刷间电动势的波形E电动势脉动的减小

3、a为了减小电枢感应电动势的脉动，直流电机的电枢绕组是由oπ2πωt多个线圈串联而成的。有4个串联线圈时电刷间电动势的波形直流发电机电枢绕组感应的电动势是极性交替变化的交流电动势，只是由于换向器和电刷的配合作用，在电刷两端输出的电动势是极性恒定的直流电动势。2.平均电磁转矩的产生（直流电动机）bfiNac+ATif12d–BS＋－图示瞬间：电流i电磁力f电磁转矩T导体abagbf导体cdcgdg线圈abcdagd电枢转过180º后：cfNidb+ATif21a–BS＋－电流i电磁力f电磁转矩T导体abbgag导体cddgcf线圈abcddga加于直流电动机的直流电压，借

4、助于换向器和电刷的配合作用，将外电路的直流电流变为线圈内的交变电流，这样每极下导体中所流过的电流方向是不变的，从而使电磁转矩的方向始终保持不变，电机能够沿确定的方向连续地旋转。3.直流电机的可逆原理同一台直流电机在不同的外界条件下，既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，这称为直流电机的可逆原理。直流励磁机永磁直流电动机6-3直流电机的主要结构磁极铁心主磁极励磁绕组机座定子换向极（建立主磁场和进行机械固定）端盖直电刷装置流气隙电电枢铁心机电枢绕组转子（产生电动势，流过电换向器流，产生电磁转矩）转轴6-3直流电机的主要结构小型直流电机的剖面图1.定子部分机座直流电机

5、的定子由机座、主磁主磁极极、换向极、端盖和电刷装置换向极等组成。1）机座ó作用：1作为磁路的一部分；2固定主极、换向极和端盖。ó构成：—般用低碳钢铸成或用厚钢板焊接而成。2）主磁极ó作用：建立主磁场。ó构成：主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组。3）换向极ó作用：改善换向。ó构成：换向极铁心和套装在铁心上的换向极绕组。换向极绕组与电枢绕组串联。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。同时还对电机内部起防护作用。5）电刷装置ó作用：电枢电路的引出（或引入）装置。ó构成：电刷、刷握、刷架、汇流条、座圈等。刷握刷辫电刷电刷刷握刷架汇流条座圈2.转

6、子部分转子主要由电枢铁心和电枢绕组、换向器、转轴、轴承等组成。转轴电枢铁心电枢绕组换向器轴承1）电枢铁心ó作用：1电机主磁路的一部分；2嵌放电枢绕组。ó构成：一般用0.5mm厚的硅钢片叠装而成。轴向通风孔(a)矩形槽(b)梨形槽电枢铁心冲片电枢铁心2）电枢绕组ó作用：感应电动势、通过电流并产生电磁转矩，是电机进行机电能量转换的核心部件。ó构成：由多个用绝缘导线绕制的线圈连接而成。后端接上元件边前端接下元件边绕组元件在槽中的位置电枢绕组在槽中的绝缘情况3）换向器ó作用：整流（发电机）或逆变（电动机）。ó构成：由许多燕尾式的换向片排列成一个圆筒，片间用V形云母片绝缘，两端

7、再用两个V形环夹紧而构成。3.直流电机的额定值1）额定功率P(kW)N额定运行状态下电机的输出功率。直流电动机：轴上输出的机械功率。直流发电机：电刷间输出的电功率。2）额定电压U(V)N额定运行状态下电枢出线端的平均电压。3）额定电流I(A)N额定运行状态下电枢出线端的电流。4）额定转速n(r/min)N额定运行状态下时转子的转速。5）额定励磁电流I(A)fN额定运行状态时电机的励磁电流值。ó直流发电机：P=UINNNó直流电动机：PUI=ηNNNN