直流電機的基本原理和結(jié)構(gòu)

1、第二章第二章 直流電機直流電機2.1直流電機的工作原理和基本結(jié)構(gòu)直流電機的工作原理和基本結(jié)構(gòu)2.2直流電樞繞組（難點）直流電樞繞組（難點）2.3空載和負載時直流電機的磁場（難點重點）空載和負載時直流電機的磁場（難點重點）2.4直流電機的感應電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩（重點）直流電機的感應電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩（重點）2.5直流電機的基本方程（重點）直流電機的基本方程（重點）2.6直流發(fā)電機的運行特性（重點）直流發(fā)電機的運行特性（重點）2.7直流電動機的運行特性（重點）直流電動機的運行特性（重點）2.8直流電動機的起動、調(diào)速和制動直流電動機的起動、調(diào)速和制動1.掌握直流電機的基本工作原理2.了解直流電機的的基本

2、結(jié)構(gòu)3.掌握直流電機的額定值本節(jié)基本要求直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)概述直流電機的基本工作原理直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的型號和額定值主要內(nèi)容直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)1.1 概述直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)u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(zhuǎn)換的電器設備u分類：直流電機直流發(fā)電機：直流電動機：機械能電能電能機械能u用途：直流發(fā)電機：電源 勵磁機 信號傳遞測速發(fā)電機 1.1 概述直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)u用途：直流電動機：動力用-直流電動機 信號傳遞直流伺服電動機 u優(yōu)點：直流發(fā)電機：波形平滑性好，電磁干擾小直流電動機： 調(diào)速范圍寬，平滑性好；

3、起動、過載、制動轉(zhuǎn)矩大； 易于控制，可靠性高； 調(diào)速時能量損耗小，經(jīng)濟，系統(tǒng)成本低。1.1 概述直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)u缺點：u應用實例：直流發(fā)電機：直流電動機的電源、同步機的勵磁、電鍍、電解、電冶煉等的直流電源直流電動機： 給粉系統(tǒng)、卷揚機、大型機床、電力機車、電車、電氣機車牽引、造紙、紡織拖動、吊車、挖掘機械、軋鋼機、船舶推進等成本高、結(jié)構(gòu)和工藝復雜、維修困難、安全可靠性差。 u發(fā)展趨勢：直流發(fā)電機逐步被電力電子整流電源所取代；直流電動機逐步被交流電動機所取代；1.2 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(jié)構(gòu)一、直流發(fā)電機的工作原理1.2 直流電機的基本工作原理直流

4、電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)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極下的導體相連，極性為負1.2 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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)化為電刷兩端的直流電1.2 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(jié)構(gòu)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

5、每極下導體獲得穩(wěn)定直流電勢。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%。1.2 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(jié)構(gòu)一、直流發(fā)電機的工作原理n結(jié)論：結(jié)論：1）電樞繞組內(nèi)電勢、電流為交流電；）電樞繞組內(nèi)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(chǎn)生的磁場在空間上是恒定不變的磁場；）電樞電流產(chǎn)生的磁場在空間上是恒定不變的磁場；4）產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，）產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反， 為制動性質(zhì)；為制動性質(zhì)；5）原動機克服電磁制動轉(zhuǎn)矩作功，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。）原動

6、機克服電磁制動轉(zhuǎn)矩作功，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。1.2 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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)矩的方向始終保持不變。即線圈中的電流是交變的，但產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向是恒定的。 xfB li1.2 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(jié)構(gòu)二、直流電動機的工作原理1.2 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(jié)構(gòu)二、直流電動機的工作原理1.2 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(jié)構(gòu)n結(jié)論：結(jié)論：1）外施電

7、壓、電流是直流，）外施電壓、電流是直流， 電樞繞組內(nèi)電流是交流；電樞繞組內(nèi)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）線圈是旋轉(zhuǎn)的，電樞電流是交變的。）線圈是旋轉(zhuǎn)的，電樞電流是交變的。 電樞電流產(chǎn)生的磁電樞電流產(chǎn)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(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，）產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同， 為驅(qū)動性質(zhì)；為驅(qū)動性質(zhì)；5）電磁轉(zhuǎn)矩克服負載轉(zhuǎn)矩作功，將電能轉(zhuǎn)換為機械能。）電磁轉(zhuǎn)矩克服負載轉(zhuǎn)矩作功，將電能轉(zhuǎn)換為機械能。二、直流電動機的工作原理1.2 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(jié)構(gòu)三、直流電機

8、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(zhuǎn)，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(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機械能，此為電動機運行。1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)主要由定子、轉(zhuǎn)子兩部分組成直流電機定子轉(zhuǎn)子電樞鐵心軸承換向器風扇轉(zhuǎn)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(chǎn)生勵磁磁場)(產(chǎn)生電動勢，流過電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩)1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電

9、機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)軸承機座轉(zhuǎn)子電樞主磁極電刷換向器接線盒轉(zhuǎn)子軸端蓋勵磁繞組1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)NSNS1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)23 n N極和S極成對出現(xiàn)且沿圓周均勻交替分布； n 極對數(shù)：N極或S極的個數(shù)，通常用 p 表示； n 極數(shù)：主磁極的個數(shù)，等于 2p 。p=2 即即4極電機極電機1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原理和基本

10、結(jié)構(gòu)25 一、主磁極l作用：產(chǎn)生主磁場 l構(gòu)成：主極鐵心：11.5mm厚的鋼板 勵磁繞組：用絕緣銅線構(gòu)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1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)26 一、主磁極1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)27 二、換向極（附加極）l作用：改善換向l構(gòu)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。1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)28 三、機座l作用：固定主磁極、換向極和端

11、蓋等 主磁路的一部分（磁軛） l構(gòu)成：鑄鋼或厚鋼板焊接四、電樞鐵心l作用：主磁路 安放電樞繞組 l構(gòu)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1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)29 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??；虬淹饧拥闹绷麟娏髯優(yōu)榫€圈中的交流電流。 l構(gòu)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(zhuǎn)換l構(gòu)成：按一定規(guī)律連接的絕緣銅線構(gòu)成1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)30 換向器換向器1.3 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本工作原

12、理和基本結(jié)構(gòu)31 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(gòu)成：電刷、刷握、刷桿、刷桿座l個數(shù)：與磁極個數(shù)相同。 1.4 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(jié)構(gòu)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(shù)數(shù)據(jù)。 1.4 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(jié)構(gòu)一、直流電機的型號（Z）1.4 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(jié)構(gòu)二、直流電機的額定值1額定功率PN （W或kW）：電機在額定運行時的輸出功率。 發(fā)電機：電刷間輸出的電功率。 PNUNIN 電動機：軸上輸出的機械功率。 PNUNINN 2額定電壓UN （V）：額定運行狀況下，直流發(fā)電機的輸出電壓或直流電動機的輸入電壓。 3額定電流IN （A）：額定電壓和額定功率時允許電機長期輸入（電動機）或輸出（發(fā)電機）的線端電流。1.4 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(jié)構(gòu)二、直流電機的額定值3額定電流IN （A） 直流發(fā)電機：I N P N 1