电机学第3章直流电机课件.ppt

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1、第3章直流电机3.1直流电机的基本工作原理和结构3.2直流电枢绕组3.3直流电机磁场3.4电枢的感应电动势和电磁转矩3.5直流电机基本方程3.6直流电动机的运行特性3.7直流电动机的起动、调速、制动3.8直流电机的换向3.1直流电机的基本工作原理和结构1基本工作原理直流电机的用途：视频定子上有磁铁（主磁极）和电刷。转子有环形铁心和铁心上的绕组。左图表示一台最简单的两极直流电机模型，定子上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，转子上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜

2、片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。图3-2a线圈电动势的波形图3-2b电刷间的电动势波形直流发电机（1）线圈中的电动势和电流都是交流电，通过换向片及电刷作用产生的直流电动势及直流电流。（2）感应电动势和电流的方向始终一致。（3）电磁电流产生的磁场在空间上是一个恒定不变的磁场。（4）电磁力制动性质与转子转向相反，原动机必须输入机械功率克服电磁力矩制动作用使转子恒速旋转产生电

3、能。U+–NSEEIa直流电动机工作原理把电刷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。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。U+–NS电刷换向片II直流电动机（1）将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流（交流）流过。换向片和电刷起逆变作用。（2）从空间上看，电枢电流产生的磁场是一个恒定磁场。（3）电枢旋转时，电枢导体切割磁力线也会产生感

4、应电动势与电枢电流方向相反。（4）直流电动机中，电磁转矩的方向与转子旋转方向一致，是驱动性质。归纳：（1）所有的直流电机的电枢绕组总是自成闭路。（2）电枢绕组的支路数（2a）永远是成对出现，这是由于磁极数(2p)是一个偶数.注：a－支路对数  ；p－极对数（3）为了得到最大的直流电势，电刷总是与位于几何中线上的导体相接触。（4）每根电枢导体的电势性质是交流电，而经电刷引出的电势为直流电势。2直流电机的主要结构电刷盒3直流电机的励磁方式他励式：线端电流等于电枢电流，励磁电流独立值小。并励式：线端电流等于电枢电流加上励磁电流。串励式：线端电流等于电

5、枢电流等于励磁电流。复励式：每个主磁极上套有两个励磁绕组，分为长复励和短复励。先并后串（并联绕组先与电枢绕组并联然后在与串联绕组串联）为短复励；先串在并是长复励。如果Fs（串）和Ff（并）方向一致，称为积复励；如果两者方向相反称为差复励。额定条件下电机所能提供的功率指电刷间输出的额定电功率发电机指轴上输出的机械功率电动机发电机：是指输出额定电压；电动机：是指输入额定电压。在额定工况下，电机出线端的平均电压在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时对应的转速.对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励

6、磁电流电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。4直流电机的额定值在额定状态下运行时，可以保证各电气设备长期可靠地工作当电流大于额定电流，称过载或超载，长期会影响寿命(过热）；当电流小于额定电流，称欠载或轻载，容量不能充分利用，会降低效率；当实际电流等于额定电流时，称为满载运行。又叫额定负载状态长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。3.2直流电机的电枢绕组1.直流电机绕组的构成电枢绕组是直流电机的电路部分，实现机电能量转换的枢

7、钮。直流电机电枢绕组分三种形式：叠绕组、波绕组、混合绕组。绕组元件：指两端分别与两片换向片接触的单匝或多匝线圈。电枢绕组：由许多结构相同的绕组元件构成的。元件边：在电枢槽中，能与磁场作用产生电动势或转矩的有效边是指线圈的直线部分。端部（端接）：端部是指线圈非接触电枢铁心的那个部分。上、下层边：从工艺上考虑，一个线圈在嵌线时必须使一个有效边在下层边，另一个有效边必须在上层边。槽数Z=元件数S=换向片数K极距：相邻两个主磁极轴线之间的距离。用槽数表示p为主磁极极对数基本术语：第一节矩y1:元件的两条有效边在电枢表面上所跨的距离称为第一节矩。用槽数来

8、表示。当y1=τ，为整矩绕组，当y1<τ为短矩绕组。因为短矩绕组有利于换向，尚能节省部分端部用铜，故常被采用。ε为小于1的分数。第二节矩y2:在相串连