电力拖动 第1章 直流电机课件.ppt

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1、第一章直流电机1本章教学基本要求1.了解直流电机主要结构，注意换向器和电刷的作用；2.熟悉直流发电机和直流电动机基本工作原理，理解感应电动势和电磁转矩这两个机电能量转换要素的物理意义，掌握求解它们的计算方法；3.掌握直流电机的运行原理，电动势、转矩平衡方程式以及不同励磁方式的直流电机的工作特性；4.了解直流电机的换向。重点：直流电机的基本平衡方程式和工作特性。2直流电机（dcmachines）是将机械能转换为直流电能或将直流电能转换为机械能的一种装置。把机械能转换为电能的直流电机称为直流发电机，把电能转换为机械能的直流电机称为直流

2、电动机。它们在理论上是可逆的。在电机的发展史上，直流电机发明得较早。后来才出现了交流电机。当发明了三相交流电以后，交流电机得到迅速的发展。但是，迄今为止，工业领域里仍使用直流电动机，这是由于直流电动机具有以下突出的优点：(1)调速范围广，易于平滑调速；(2)起动、制动和过载转矩大；(3)易于控制，可靠性较高。直流电动机多用于对调速要求较高的生产机械上，比如纺织机械等等。直流发电机可用来作为直流电动机以及交流发电机的励磁直流电源。直流电机的主要缺点是换向问题，它限制了直流电机的极限容量，增加了维护的工作量。交流电动机的调速也取得了一

3、定的效果，在某些调速场合可以代替直流电动机。由于目前使用可控硅整流电源，直流电动机的应用场合还是很多的。3直流发电机的基本工作原理电枢逆时针旋转时，导体切割磁力线，根据电磁感应定律导体内产生感应电动势，大小为e=Bxlv感应电动势方向由右手定则判定，伸开右手使大拇指与四指呈90°，当磁力线指向手心，大拇指指向导体运动方向，则四指的指向为导体中感应电动势方向。在图中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B2为“-”当电枢旋转了180°后，在图(b)中ωt=180°时，X端旋转到N极下，X端为

4、☉，A端旋转到S极下，A端为⊕其波形如下图所示。N极下导体电动势指向纸外，电刷B1总为“+”；S极下导体电动势指向纸内，电刷B2总为“-”，不难看出，线圈中的电动势是交流电动势，而通过换向器的作用，使电刷间的电动势为直流电动势。4气隙磁蜜分布波形在直流发电机中，换向器和电刷的共同作用：①将线圈中的交流电动势整流成刷间的直流电动势；②把转动的电路与外面不转的电路联接。从刷间电动势波形看，电动势脉动很大，为了减小电动势的脉动程度，实际电机采用很多元件（线圈）组成电枢线圈，均匀分布在电枢铁芯上，并按一定规律联接，构成电枢绕组，刷间串联元

5、件数增多，脉动减小，可在电刷A、B两端获得恒定的直流电动势。实质上是一台装有换向装置的交流发电机；5直流电动机的基本工作原理将直流电加到电刷上（B1为+、B2为-），线圈AX上就有电流通过（A端为⊕、X端为☉），根据电磁力定律，载流导体在磁场中要受力，大小为：f=Bxli（N），方向由左手定则确定。载流导体受力方向的确定：伸开左手使大拇指与四指呈90°，当磁力线指向手心四指的指向为导体中电流方向，则大拇指指向导体受力方向在图1-5中A受向左的切向力，X受向右的切向力，这一对力形成了力矩T(称电磁转矩)，使电枢按逆时针方向旋转。在直

6、流电动机中，换向器和电刷的共同作用：①将刷间的直流电逆变成线圈中的交流电；②把外面不转的电路与转动的电路联接。实质上是一台装有换向装置的交流电动机；带电导体在磁场中受到电磁力的作用并形成电磁转矩，推动转子转动起来6外加电压并非直接加于线圈，而是通过电刷和换向器再加到线圈电枢导体中的电流随其所处磁极极性的改变方向，从而使电磁转矩的方向不变。电枢电动势——反电势（与I反向）；电磁转矩——驱动转矩（与n同向）说明：直流电机是可逆的，它们实质上是具有换向装置的交流电机。直流电动机的基本工作原理7直流电机的主要结构要实现机电能量变换，电路和

7、磁路之间必须有相对运动，所以旋转电机具备静止和转动的两大部分，即直流电机由两大部分组成：定子（静止部分）和转子（转动部分或称电枢）定子由主磁极、换向极、电刷装置、机座等组成。主磁极：由主极铁心和励磁绕组组成，铁心用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：由铁心和绕组组成，铁心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，它的作用是联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

8、时也是磁路的一部分。转子由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴等组成。电枢铁心：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，每个元件两