电机与拖动第1章直流电机资料课件.ppt

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1、第一章直流电机直流电机的基本工作原理和结构直流电机的磁场直流电机的运行分析直流电机的用途直流发电机：将机械能转变为直流电能主要用于直流电动机和交流发电机的励磁直流源直流电动机：将直流电能转变为机械能主要优点：调速范围广，易于平滑调速；启动、制动和过载转矩大；易于控制，可靠性高。主要用于对调速要求较高的生产机械上，如电车、轧钢机、电气铁道牵引、挖掘机械、纺织机械等。第一节直流电机基本工作原理和结构基本工作原理主要结构电枢绕组一、直流电机的基本工作原理在直流电动机和直流发电机运行时，都会产生电磁转矩，但二者性质有何不同？在直流电机的绕组线圈中流动的是直流电还

2、是交流电?直流电动机绕组线圈中是否有感应电势，方向如何？建立磁场→产生电磁力的条件载流导体→产生电磁力线圈运动→对外输出机械功换向器和电刷→换流，产生持续电磁力直流发电机建立磁场→产生感应电势的条件导体运动→产生感应电势负载→对外输出电能换向器和电刷→整流，产生直流电势直流电动机二直流电机结构组成直流电机的主要结构定子部分:主磁极换向极电刷装置机座转子部分:电枢铁心电枢绕组换向器直流电机的电枢绕组电枢绕组的缠绕要求：产生足够大的感应电动势及电磁转矩；所需有效材料（导线、绝缘材料）最少；结构简单，下线方便电机电枢绕组是一个通过换向片连接起来的闭合绕组——直

3、流电机电枢绕组构成原则电刷的中心线位置与主磁极轴线相重合，且相同磁极所对应的电刷极性相同。1极距：z：电枢总槽数p：极对数2第一节距（线圈的跨距）：3换向器节距yk：4合成节距y：电枢绕组的几个基本概念单迭绕组元件电枢绕组的基本形式——单迭绕组某直流电机的单迭绕组，极对数p＝2，槽数z、元件数s及换向片数k为z＝s＝k＝16。电刷数等于主磁数单迭绕组的电路图并联支路对数a＝p电枢电流Ia直流电机的铭牌数据（额定值）额定容量（功率）PN(kW)发电机：电刷端的输出电功率PN=UNIN电动机：电机转轴上输出的机械功率PN=UNINηN额定电压UN（V）额定电

4、流IN（A）额定转速nN（r/min）励磁方式和额定励磁电流IfN（A）额定转矩额定，过载（电机实际电流大于额定）、欠载第二节直流电机的磁场直流电机的励磁方式直流电机空载时磁场直流电机负载时磁场直流电机空载：电枢电流等于零或很小，可不计其影响的一种运行状态。直流电动机——无机械功率输出直流发电机——无电功率输出（a）他励（b）并励（c）串励（d）复励励磁方式二直流电机的空载磁场1空载磁场：指电枢电流等于零或者很小时，由主磁极的励磁电流单独建立的磁场，又称励磁磁场。0：每极主磁通：漏磁通四极直流电机空载磁场分布直流电机的磁场2气隙磁密分布气隙中主磁场

5、磁通密度的分布电机的磁化曲线每极磁通与电机励磁方式无关，仅与电机尺寸及材料有关！电枢反应：电枢磁动势对气隙磁场的影响。电枢磁场三直流电机负载时的磁场主磁场的磁通密度分布曲线电枢磁场磁通密度分布曲线两条曲线逐点叠加后得到负载时气隙磁场的磁通密度分布曲线电枢反应直流电机的磁场电枢反应的去磁作用使每极磁通减少.第三节直流电机的运行分析直流电机的三个基本物理量直流电机的运行原理一直流电机的三个基本物理量1电枢电动势Ea定义：从一对正负电刷之间引出的直流电动势，记为Ea。结论：1Ea与、n成正比。若不变，n则Ea；若n不变，则Ea。2Ea与每极下磁

6、密分布无关。——电动势常数单迭：a＝p单波：a＝12、电磁转矩T定义：电枢上所有导体所产生的转矩之和。——转矩常数结论：1T与、Ia成正比。2Ce与CM每决定于电机的结构数据，且3、电磁功率PM定义：电枢绕组感应电动势Ea与电枢电流Ia的乘积。结论：电动机：电枢从电源吸收的电功率通过电磁感应转换为轴上的机械功率。发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的机械功率通过电磁感应在电枢回路中得到电功率。思考题：1保持电机转速和励磁电流不变，直流电机空载时的电枢电动势与负载时的电枢电动势是否相同？为什么？他励直流电动机运行在额定状态，如果负载为恒转矩负载，减少

7、磁通，电枢电流是增大、减小还是不变？改变并励直流电动机电源的极性能否改变它的转向？为什么？一台直流电机的极对数p＝3，单迭绕组，电枢总导体数N＝398，气隙每极磁通＝2.110-2Wb，当转速分别为1500r/min和500r/min时，求电枢感应电动势的大小。若电枢电流Ia=10A，磁通不变，电磁转矩是多大？运动方程式：电气系统——电动势平衡方程机械系统——转矩平衡方程机电能量转换——功率平衡方程直流电动机惯例直流电动机惯例：1反电动势Ea；2驱动转矩T；3制动转矩T2和T0三直流电动机的运行原理1直流电动机的基本方程直流电动机的基本方程电动势平衡

8、方程若电机稳态运行，电枢电流恒定不变。励磁回路的电动势方程为：注：电动机：U>E