第一章直流電機基本原理

1、u直流電機是根據(jù)電磁感應定律和電磁力定律實現(xiàn)直流電機是根據(jù)電磁感應定律和電磁力定律實現(xiàn) 機械能與直流電能轉換的機器機械能與直流電能轉換的機器u用途：直流發(fā)電機：電源 勵磁機 信號傳遞測速發(fā)電機 直流電機的用途直流電機的用途l直流電動機直流電動機w 特點特點 調速范圍寬，易于平滑調節(jié)調速范圍寬，易于平滑調節(jié) 過載、起動、制動轉矩大過載、起動、制動轉矩大 易于控制，可靠性高易于控制，可靠性高 調速時能量損失較小調速時能量損失較小w 應用于對調速要求高的場所：軋鋼機、艦船推應用于對調速要求高的場所：軋鋼機、艦船推進、造紙、挖掘機等。進、造紙、挖掘機等。l直流發(fā)電機直流發(fā)電機w 給直流電動機、電解、電

2、鍍、冶煉、充電、交給直流電動機、電解、電鍍、冶煉、充電、交流發(fā)電機勵磁等的直流電源。流發(fā)電機勵磁等的直流電源。直流電機的用途w主要缺點主要缺點 換向困難，使容量受到限制。換向困難，使容量受到限制。 有換向器，費工費料、造價昂貴，有換向器，費工費料、造價昂貴，需要經(jīng)常維護，壽命較短。需要經(jīng)常維護，壽命較短。 可靠性差?？煽啃圆?。 對環(huán)境要求高。對環(huán)境要求高。第2節(jié) 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流發(fā)電機的工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流發(fā)電機的工作原理一、直流發(fā)電機的工作原理通過換向片，電刷A總與位于N極下的導體相連，極性為正。電刷B總與位于S極下的

3、導體相連，極性為負直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流發(fā)電機的工作原理l線圈中的電動勢和電流均為交流xxeB lvBl通過換向片，電刷固定接于某一磁極下的導體l換向器將電樞繞組中的交流電轉化為電刷兩端的直流電w 為了減小直流電動勢和電磁轉矩中的脈動，為了減小直流電動勢和電磁轉矩中的脈動，需要增加線圈數(shù)目。需要增加線圈數(shù)目。直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流發(fā)電機的工作原理增加導體可減小感應電動勢的脈動。增加導體可減小感應電動勢的脈動。當有足夠多的線圈和換向片時，可當有足夠多的線圈和換向片時，可獲得穩(wěn)定直流電勢。當每極下導體獲得穩(wěn)定直流電勢。

4、當每極下導體數(shù)大于數(shù)大于8時，脈動可小于時，脈動可小于1%。直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流發(fā)電機的工作原理一、直流發(fā)電機的工作原理n結論：結論：1）電樞繞組內電勢、電流為交流電；）電樞繞組內電勢、電流為交流電；2）電刷間為直流電勢。繞組中感應電勢與電流方向一致；）電刷間為直流電勢。繞組中感應電勢與電流方向一致；3）電樞電流產生的磁場在空間上是恒定不變的磁場；）電樞電流產生的磁場在空間上是恒定不變的磁場；4）產生的電磁轉矩與轉子轉向相反，）產生的電磁轉矩與轉子轉向相反， 為制動性質；為制動性質；5）原動機克服電磁制動轉矩作功，將機械能轉換為電能。）原動機克服電磁制動轉矩作功，將機械能轉

5、換為電能。直流電機的基本工作原理和基本結構二、直流電動機的工作原理二、直流電動機的工作原理在直流電動機中，雖然外加電源為直流，但通過換向器的作用，導體中的電流將隨其所處磁極極性的改變而同時改變其方向，從而使電磁轉矩的方向始終保持不變。即線圈中的電流是交變的，但產生的電磁轉矩方向是恒定的。 xfB li直流電機的基本工作原理和基本結構二、直流電動機的工作原理二、直流電動機的工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構n結論：結論：1）外施電壓、電流是直流，）外施電壓、電流是直流， 電樞繞組內電流是交流；電樞繞組內電流是交流；2）電樞繞組中感應電勢與電流方向相反；）電樞繞組中感應電勢與電流方向相反；3

6、）線圈是旋轉的，電樞電流是交變的。）線圈是旋轉的，電樞電流是交變的。 電樞電流產生的磁電樞電流產生的磁場在空間上是恒定不變的；場在空間上是恒定不變的；4）產生的電磁轉矩與轉子轉向相同，）產生的電磁轉矩與轉子轉向相同， 為驅動性質；為驅動性質；5）電磁轉矩克服負載轉矩作功，將電能轉換為機械能。）電磁轉矩克服負載轉矩作功，將電能轉換為機械能。二、直流電動機的工作原理二、直流電動機的工作原理直流電機的基本工作原理和基本結構三、直流電機的可逆原理三、直流電機的可逆原理n同一臺直流電機， 通過改變外界條件，既可以作為電動機運行，也可以作為發(fā)電機運行。在電機理論中稱為可逆原理。 n如果用原動機拖動電樞旋轉

7、，可以從電刷端引出直流電動勢而作為直流電源對負載供電，此為發(fā)電機運行。n如果在電刷端外加直流電壓，則可以帶動軸上的機械負載旋轉，從而把電能轉變成機械能，此為電動機運行。第第2 2節(jié)節(jié) 直流電機的基本結構直流電機的基本結構直流電機的基本工作原理和基本結構主要由定子、轉子兩部分組成直流電機定子轉子電樞鐵心軸承換向器風扇轉軸電樞繞組機座換向極主磁極電刷裝置端蓋主極鐵心勵磁繞組刷桿 電刷 刷握刷桿座(產生勵磁磁場)(產生電動勢，流過電流，產生電磁轉矩)w 定子定子 機座（磁軛）機座（磁軛） 主極主極 換向極換向極 電刷裝置電刷裝置w 轉子轉子 電樞鐵心電樞鐵心 電樞繞組電樞繞組 換向器換向器 轉軸轉軸

8、第第2 2節(jié)節(jié) 直流電機的基本結構直流電機的基本結構直流電機的主要結構1換向極鐵心換向極鐵心2換向極繞組換向極繞組3主極鐵心主極鐵心4勵磁繞組勵磁繞組5電樞齒電樞齒6電樞鐵心電樞鐵心7換向器換向器8電刷電刷9電樞繞組電樞繞組10機座機座11底腳底腳直流電機的基本結構直流電機的基本結構直流電機的主要結構直流電機的主要結構w 換向器結構換向器結構w 1換向片；換向片；2墊圈墊圈w 3絕緣層；絕緣層；4套筒套筒安裝在機座上的主極安裝在機座上的主極 1極身；極身；2極靴；極靴；3勵磁繞組；勵磁繞組；4絕緣板；絕緣板；5機座機座 直流電機的基本結構直流電機的基本結構直流電機的基本結構 一、主磁極l作用：

9、產生主磁場 l構成：主極鐵心：11.5mm厚的鋼板 勵磁繞組：用絕緣銅線構成 主磁極鋼板沖片（1-1.5mm厚）主磁極由鋼板沖片疊壓而成勵磁繞組套在主磁極極身上直流電機的基本工作原理和基本結構一、主磁極一、主磁極直流電機的基本工作原理和基本結構23 二、換向極（附加極）二、換向極（附加極）l作用：改善換向l構成：鐵心：整塊鋼或鋼板 繞組：和電樞繞組串聯(lián)l位置：兩個主磁極的中心線上幾何中心線l個數(shù)：一般和主極個數(shù)一樣。也有是主極個數(shù)的一半。直流電機的基本工作原理和基本結構 三、機座三、機座l作用：固定主磁極、換向極和端蓋等 主磁路的一部分（磁軛） l構成：鑄鋼或厚鋼板焊接四、電樞鐵心l作用：主磁

10、路 安放電樞繞組 l構成：硅鋼片迭成 電樞鐵心沖片 (0.35-0.5mm厚) （硅鋼片）涂絕緣漆沖片疊壓而成均勻開槽直流電機的基本工作原理和基本結構25 五、電樞繞組六、換向器l作用：將線圈里的交流電勢變?yōu)殡娝⒍说闹绷麟妱?。或把外加的直流電流變?yōu)榫€圈中的交流電流。 l構成：銅片組成，用云母絕緣l作用：感應電動勢和通過電流，實現(xiàn)能量轉換l構成：按一定規(guī)律連接的絕緣銅線構成直流電機的基本工作原理和基本結構26 換向器換向器第3節(jié) 直流電機的額定值w 額定功率，額定功率，PN （kW ） 由溫升和換向等條件限制，按規(guī)定運行方式電機由溫升和換向等條件限制，按規(guī)定運行方式電機能輸出的功率。能輸出的功率

11、。 發(fā)電機：輸出的發(fā)電機：輸出的電功率電功率。 電動機：轉軸上輸出的電動機：轉軸上輸出的機械功率機械功率。w 額定電壓，額定電壓，UN（V）額定運行時，電機出線端的平均電壓。額定運行時，電機出線端的平均電壓。直流電機的額定電壓通常不高。直流電機的額定電壓通常不高。 直流電機的基本工作原理和基本結構28 七、電刷裝置七、電刷裝置l作用：保持和換向器的滑動接觸，與換向器配合，將線圈中的交流電勢變?yōu)殡娝⑸系闹绷麟妱輑構成：電刷、刷握、刷桿、刷桿座l個數(shù)：與磁極個數(shù)相同。 第3節(jié) 直流電機的型號和額定值直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流電機的型號（Z）型號表明電機的系列及主要特點。知道了電機的型號，便可從相關手冊及資料中查出該電機的有關技術數(shù)據(jù)。 直流電機的基本工作原理和基本結構一、直流電機的型號（一、直流電機的型號（Z）直流電機的額定值w 額定電流，額定電流，IN（A）電機在額定電壓下運行，輸出功率為額定功率時，電機在額定電壓下運行，輸出功率為額定功率時，通過電機出線端的線路電流通過電機出線端的線路電流 。 發(fā)電機：發(fā)電機： 電動機：電動機：NNNNPIUNNNPI二、直流電機的額定值二、直流電機的額定值直流電機的額定值w 額定轉速，額定轉速，nN