项目一直流电机任务一直流电机的基本工作原理.ppt

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1、项目一直流电机任务一直流电机的基本工作原理任务二直流电机的基本结构与铭牌任务三直流电机的电枢绕组任务四直流电机的磁场任务五直流电机的电枢电势和电磁转矩任务六直流电动机任务七直流电机的换向思考题与习题任务一直流电机的基本工作原理1.1.1直流电动机的基本工作原理图1.1.1是最简单的直流电动机的物理模型，N和S是一对固定的磁极(一般是电磁铁，也可以是永久磁铁)。磁极之间有一个可以转动的铁质圆柱体，称为电枢铁心。铁心表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端分别接到相互绝缘的两个圆弧形铜片上。弧形铜片称为换向片，它们的组合体称为换向

2、器。在换向器上放置固定不动而与换向片滑动接触的电刷A和Ｂ，线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。电枢铁心、电枢线圈和换向器构成的整体叫作转子或称为电枢。此模型作为直流电动机运行时，将直流电源加于电刷A和B。例如将电源正极加于电刷A，电源负极加于电刷B，则线圈abcd中流过电流，在导体ab中，电流由a流向b，在导体cd中，电流由c流向d。载流导体ab和cd均处于N、S极之间的磁场当中，受到电磁力的作用，其方向由左手定则确定，可知这一对电磁力形成一个转矩，称为电磁转矩，电磁转矩的方向为逆时针方向，使整个电枢逆时针方向旋转。当电枢旋转180°，导

3、体cd转到N极下，ab转到S极，如图⒈⒈１所示，由于电流仍从电刷A流人，使cd中的电流方向变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，从电刷B流出，用左手定则可判别，电磁转矩的方向仍是逆时针方向。图1.1.1直流电动机物理模型由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保了直流电动机朝确定的方向连续旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。实际的直流电动机，电枢四周上均匀地嵌放许多线圈；相应地，换向器由许多换向片组成，使电枢线圈所产生的总电磁

4、转矩足够大并且比较均匀，电动机的转速也就比较均匀。1.1.2直流发电机的基本工作原理直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，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。直流发电机的模型与直流电动机相同，不同的是电刷上不加直流电压，而是利用原动机拖动电枢朝某一方向（例如逆时针方向）旋转，如图1.1.2所示。图1.1.2直流发电机物理模型这时导体ab和cd分别切割N极和S极下的磁力线，感应产生电动势，电动势的方向用右手定则确定。图示情况下，导体ab中电动势的方向由b指向a，导体cd中电动势的方向由d指向c，所以电刷

5、A为正极性，电刷Ｂ为负极性。电枢旋转180°时，导体cd转至Ｎ极下，感应电动势的方向由c指向d，电刷A与d所连换向片接触，仍为正极性；导体ab转至S极下，感应电动势的方向变为a指向b，电刷B与a所连换向片接触，仍为负极性。可见，直流发电机电枢线圈中的感应电动势的方向是交变的，而通过换向器和电刷的作用，在电刷Ａ、Ｂ两端输出的电动势是方向不变的直流电动势。若在电刷Ａ、Ｂ之间接上负载，发电机就能向负载供给直流电能，这就是直流发电机的基本工作原理。从以上分析可见：一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，取决于外界不同的条件。如果

6、在电刷端外加直流电压，则电机把电能转变成机械能，作电动机运行；如用原动机拖动直流电机的电枢旋转，电机能将机械能转换为直流电能，作发电机运行。这种同一台电机既能作电动机运行，又能作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。任务二直流电机的基本结构与铭牌⒈⒉１直流电机基本结构由直流电动机和直流发电机工作原理可以看到，直流电机的结构由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，其主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能

7、量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。图1.2.1直流电机结构图图1.2.2直流电机横剖面示意图1．定子部分1)主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成，如图⒈⒉３所示。铁心用0.5～1.5mm厚的钢板冲片叠压铆紧而成，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可使气隙中磁场分布比较理想，又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在极身上，再将整个主磁极用螺钉固定在机座上。图1.2.3主磁极图1.2.4换向极2)换向极（commut

8、atingpole）两相邻主磁极之间的小磁极叫换向极，也叫附加极或间极。换向极的作用是改善电机换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的火花。换向极由换向极铁