福州大学_电机学_14直流电机的基本原理和电磁关系.ppt

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1、第五篇直流电机第十九章直流电机的基本原理和电磁关系电气工程与自动化学院主讲黄灿水2016.3配套教材：《电机学》，林荣文（福州大学），中国电力出版社，2014.1目录第十九章直流电机的基本原理和电磁关系19.1直流电机的工作原理19.2直流电机的基本结构19.3直流电机的额定值19.4直流电枢绕组19.5直流电机磁场与电枢反应19.6感应电动势和电磁转矩第一节直流电机的工作原理优点：1．良好的起动和调速性能2．方便、可靠、波形好、对电源的干扰小缺点：结构复杂、价格高、维护不便特点：换向器，旋转电枢用途：1．直流电源—

2、—（如同步机励磁机）2．调速性能要求高的场所——电车、电力机车直流电机模型固定部分（定子）：主磁极、电刷转动部分（转子）：铁心、电枢绕组和换向片直流电机工作原理换向器的作用：1、实现电刷与换向片的滑动接触，使电枢旋转回路与外电路（静止）相连2、改变电势、电流的方向（机械式整流或逆变）实际的电枢有多个线圈、多对磁极(减小脉冲，提高功率）理论上一台电机既可以作电动机又可以作发电机(可逆性)（外部）电刷间电动势和电流为直流量（内部）线圈中的电势和电流是交流量结论：定子：主磁极、换向极、机座、端盖、电刷装置转子：电枢铁心、电

3、枢绕组、换向片、转轴、风扇第二节直流电机的基本结构一、定子部分主磁极作用：建立主磁场。构成：叠片铁心和套装在铁心上的励磁绕组机座作用：1、主磁路的一部分2、电机的结构框架构成：用厚钢板弯成筒形焊成或铸钢件制成换向极：作用:是改善直流电机的换向情况，不产生有害的火花构成：铁心和绕组构成，固定在机座上，对数同主磁极电刷装置作用：电枢电路的引出（或引入）装置。构成：电刷(石墨)、刷握、刷杆和连线等。二、转子部分电枢铁心作用：1、主磁路的一部分；2、电枢绕组的支撑部件。构成：一般用厚0.5㎜且冲有齿、槽的硅钢片叠压、夹

4、紧而成电枢绕组作用：产生感应电势，承载电流，产生转矩构成：圆截面铜线或扁导线、空心导线（槽楔、绝缘材料）换向片：作用：与电刷配合，以机械方式输入（出）直流电动势构成：许多鸽尾形的换向片排成一个圆筒，之间用云母片绝缘，两端再用两个V形环夹紧而构成。换向片垫圈绝缘层套筒直流电机的换向片交流电机的集电环第三节直流电机的额定值（1）额定功率PN：电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输出功率，以kW表示。对电动机，额定功率是指输出的机械功率；对发电机，额定功率是指输出的电功率。（2）额定电压UN：额定状态下电枢出线端的电压

5、，以V表示。（3）额定电流IN：电机运行在时，电机的电流，以A表示。（4）额定转速nN：额定状态下运行时转子转速，以r/min表示。（5）额定励磁电压UfN:（仅对他励电机）。第四节直流电枢绕组一、直流电枢绕组的基本知识1、电枢绕组的基本要求：产生足够的感应电势；允许通过规定的电流；节约材料、工艺简单、运行可靠2、相关术语元件(线圈)：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。实槽Z：实际槽数Z虚槽Ze：一个槽的每一层有C个线圈边并列，Ze＝cZC=2C=3元件数S、换向片数K、总导体数N叠绕组：后一个元件紧叠在

6、前一个元件，整个绕组成折叠式前进。波绕组：相隔约一对极距的相应元件串联起来，象波浪式的前进。特点：相邻两元件（串连）在电枢表面仅差一个虚槽（换向片）特点：相邻两元件相隔约为一对极距第一节距y1：指线圈的跨距第二节距y2：前一元件下层边与后一元件上层边的距离合成节距y：相串连的两元件对应圈边在电枢表面跨过的距离换向节距yk：同一元件首末端连接的换向片之间的距离3、直流电枢绕组的基本型式闭合绕组：从电枢上某一导体出发，按一定的规律串连所有导体后，仍回到出发点，自成闭合回路。五种连接型式：单叠、复叠、单波、复波、混合绕组基

7、本型式：单叠、单波二、单叠绕组2）第一节距：3）合成节距：4）第二节距：（y>0右行；y<0左行）以Ze=20、2p=4、S=K=20为例画绕组连接展开图步骤如下：1、计算：1）极距：2、作图开始演示展开图12345678910111213141516171819201920123456789101112131415161718NNSS-+-+-+1）标槽号、换向片号3）画磁极、电刷4）标电流方向。电刷极性5）画并联支路，引出出线2）连接各元件(2p=4、τ=5、y1=5、y=1、y2=-4)B263、元件连接图B2

8、61234967811165101213141517181920绕组展开图元件连接图4、小结：7）电刷位置在三线合一处，使得引出电势最大1）单叠绕组中：（固定）6）总电流（支路电流之和）3）在整个电枢闭合回路中内部无环流4）电刷数＝极数2）每支路有个元件5）电刷间引出电势＝支路电势叠绕组是一种并联支路数较多、电枢电流较大、而电刷间电动势较小的并