直流电机基本原理.ppt

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1、李小鹏副教授天津工程师范学院直流电机基本原理2.1直流电机的工作原理和基本结构2.4感应电动势和电磁转矩2.5直流发电机及其运行特性2.2直流电机的电枢绕组主要内容共8节第二章直流电机基本原理2.3直流电机空载和负载时的磁场2.6直流电动机及其运行特性2.7直流电动机的固有特性和人为特性2.8换向2.1直流电机的工作原理和基本结构2.1.1直流电机的基本工作原理1、直流电机的构成2.1直流电机的工作原理和基本结构2.1.1直流电机的基本工作原理右图为直流发电机的物理模型，N、S为定子磁极，abcd是固定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机的转子或电枢。线圈的首末端a

2、、d连接到两个相互绝缘并可随线圈一同旋转的换向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。2、直流发电机的基本工作原理2.1直流电机的工作原理和基本结构当原动机驱动电机转子逆时针旋转后，如右图。可见，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的导体总是位于S极下，导体ab在S极下，a点低电位，b点高电位；导体cd在N极下，c点低电位，d点高电位；电刷A极性仍为正，电刷B极性仍为负。2、直流发电机的基本工作原理英国：法拉第比利时：格拉姆（实用化）2.1直流电机的工作原理和基本结构ωt=0°时，A端为☉，与之相接触的电刷B1为+，X端为⊕，与之相接触的电刷B

3、2为-；当电枢旋转了90°后，即ωt=90°时，X端旋转到N极下，X端为☉，A端旋转到S极下，A端为⊕。线圈AX地感应电势波形图2.1直流电机的工作原理和基本结构电刷B1与B2间的电动势波形图换向器作用从分析中可得出：N极下导体电势指向纸外，电刷B1总为+；S极下导体电势指向纸内，电刷B2总为-，不难看出，线圈中的电势是交流电势，而通过换向器的作用，使电刷间的电势为直流电势。2.1直流电机的工作原理和基本结构换向器和电刷作用换向器和电刷的共同作用：①将线圈中的交流电势整流成刷间的直流电势；②把转动的电路与外面不转的电路连接。2、直流发电机的基本工作原理线圈AX地感应电势波形图电刷B1

4、与B2间的电动势波形图英国：锂琦2.1直流电机的工作原理和基本结构换向器和电刷作用从刷间电势波形看，电势脉动很大，为了减小电势的脉动程度，实际电机采用很多元件组成电枢线圈，均匀分布在电枢表面，并按一定规律连接，刷间串联元件数增多，脉动减小，就得到所需的直流电。2、直流发电机的基本工作原理线圈AX地感应电势波形图电刷B1与B2间的电动势波形图2.1直流电机的工作原理和基本结构3、直流电动机的基本工作原理把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。如右图。直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S极下

5、导体cd受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。2.1直流电机的工作原理和基本结构3、直流电动机的基本工作原理原N极性下导体ab转到S极下，受力方向从左向右，原S极下导体cd转到N极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。当电枢旋转到右图所示位置时同直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。俄国：雅克比2.1直流电机的工作原理和基本结构3、直流电动机的基本工作原理换向器和电刷的作用①将刷间的直流电逆变成线圈中的交流电；②把外面不转

6、的电路与转动的电路连接。2.1直流电机的工作原理和基本结构2.1.2直流电机的基本结构直流电机结构图2.1直流电机的工作原理和基本结构主磁极换向磁极电刷装置机座端盖定子转子电枢铁心电枢绕组换向器转轴轴承直流电机2.1直流电机的工作原理和基本结构1、定子定子由主磁极、换向极、电刷装置、机座等组成。主磁极由主极铁芯和励磁绕组组成，铁芯用1~1.5mm的钢板冲片叠成，外套励磁绕组。主磁极的作用是建立主磁场，它总是成对出现，N、S极交替排列。换向极也由铁芯和绕组组成，铁芯一般是由整块钢组成，换向极安放在相邻两主磁极之间，它的作用是改善电机的换向。电刷装置由电刷、刷握、刷杆、压紧弹簧等组成，它

7、的作用是连接转动和静止之间的电路。机座作用是固定主磁极等部件，同时也是磁路的一部分。美国：爱迪生2.1直流电机的工作原理和基本结构主磁极、换向极、电刷装置示意图主磁极与换向极示意图电刷装置图2.1直流电机的工作原理和基本结构2、转子（电枢）转子由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴等组成。电枢铁芯一般用0.5mm涂过绝缘漆的硅钢片叠压而成，作用是嵌放电枢绕组，同时它又是电机主磁路的一部分。电枢绕组由绝缘导线绕制成的线圈（又称绕组元件）按一定规律联接组成，每个元