電工電子技術(shù)模塊四電動(dòng)機(jī)課件

1、模塊四 電動(dòng)機(jī)任務(wù)1 認(rèn)識(shí)直流電動(dòng)機(jī)任務(wù)2 分析汽車輔助電器設(shè)備用的直流電動(dòng)機(jī)電路任務(wù)3 了解步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)任務(wù)一 認(rèn)識(shí)直流電動(dòng)機(jī)一、直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖4-1 直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4-2 直流電動(dòng)機(jī)的定子 （1）定子 定子由機(jī)座、主磁極、換向磁極、端蓋和電刷裝置等部分構(gòu)成 （2）轉(zhuǎn)子 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子習(xí)慣上稱為電樞，如圖4-3所示，由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。圖4-3 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 1轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖44 最簡(jiǎn)單直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖（a）初始位置 （b）轉(zhuǎn)過(guò)180后的位置2電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩M M=KTIa 式中，KT為電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)

2、，與電機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，是個(gè)常數(shù)；為每極磁通，單位Wb；Ia為電樞電流，單位A；M單位Nm。3電樞電動(dòng)勢(shì)和電樞電流 Ef=Ken式中，Ke為電樞電動(dòng)勢(shì)系數(shù)，與電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，是常數(shù)；n為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)的電壓平衡關(guān)系式： U=Ef+IaRa 三、直流電動(dòng)機(jī)的分類勵(lì)磁繞組與電源的連接方式被稱為勵(lì)磁方式。按照不同的勵(lì)磁方式，直流電動(dòng)機(jī)可以分為：他勵(lì)式、并勵(lì)式、串勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式四種。如圖4-6所示 圖4-6 直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式 四、分析啟動(dòng)機(jī)中串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的工作特性1.啟動(dòng)機(jī)的組成啟動(dòng)機(jī)如圖。一般由三部分組成：串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電磁開(kāi)關(guān)。 （1）串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)圖 啟動(dòng)機(jī)的組成圖4

3、-8 直流串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)的組成1-電刷端蓋；2-電刷和電刷架；3-磁場(chǎng)繞組；4-磁極鐵芯；5-機(jī)殼；6-電樞；7-驅(qū)動(dòng)端蓋電樞由外緣帶槽的硅鋼片（電樞疊片）疊成的鐵芯、嵌裝在鐵芯槽內(nèi)的電樞繞組、電樞軸和換向器等組成圖4-9 電樞結(jié)構(gòu)圖1-換向器；2-電樞鐵芯；3-電樞繞組；4-電樞軸；5-電樞鐵芯；6-電樞疊片磁極由固定在殼體內(nèi)圓周上的鐵芯和繞在鐵芯上的磁場(chǎng)繞組組成圖4-11 磁極與磁路圖a）四個(gè)勵(lì)磁繞組相互串聯(lián)再和電樞繞組串聯(lián) b）兩個(gè)勵(lì)磁繞組串聯(lián)后再并聯(lián)和電樞繞組串聯(lián)圖4-12 磁場(chǎng)繞組的連接方式（2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(或稱嚙合機(jī)構(gòu))傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),使啟動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪嚙入飛輪齒圈，將啟

4、動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸；在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，使驅(qū)動(dòng)齒輪打滑或與飛輪齒圈自動(dòng)脫開(kāi),單向傳遞啟動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。（3）控制裝置(或電磁開(kāi)關(guān))控制裝置作用是用來(lái)接通和切斷直流串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)與蓄電池之間的電路。并將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙入或退出飛輪齒圈。2、串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的工作特性（1）說(shuō)明主磁通若不考慮飽和時(shí)，M與電樞電流的平方成正比。 M=KTIa =KKTIa2=KIa2上式中K為比例系數(shù)，K=KKT 由電壓平衡方程可得： 將代入上式得:圖 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（2）該曲線表明:當(dāng)電機(jī)處于輕載或空載（Ia=0）時(shí)，轉(zhuǎn)速很高，易發(fā)生飛車事故；當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速下降很快，說(shuō)明特性很軟，因此不允許在輕載或空載

5、狀態(tài)下運(yùn)行。汽車上使用的起動(dòng)機(jī)是串勵(lì)式.任務(wù) 分析汽車輔助電器設(shè)備用的直流電動(dòng)機(jī)電路一、啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法有：直接起動(dòng)、降壓起動(dòng)。1直接起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，剛開(kāi)始轉(zhuǎn)速為零，電樞反電勢(shì)Ef =0，起動(dòng)電流為一般直流電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng)。 直接起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為Mst=KTIst2降壓起動(dòng)（1）降低電樞電壓起動(dòng) （2）電樞回路串電阻起動(dòng)二、制動(dòng)圖4-8 能耗制動(dòng)方法接線圖 制動(dòng)方式有：機(jī)械制動(dòng)、電氣制動(dòng)。 電氣制動(dòng)是指通過(guò)某種方法，讓電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，從而形成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的一種方法，它又分為能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)三種方法。三、反轉(zhuǎn)改變電磁轉(zhuǎn)矩方向的方法有兩種：保持電

6、樞電流方向不變，改變勵(lì)磁電流的方向（換接電源線）。并勵(lì)式直流電機(jī)用這種方法勵(lì)磁換向時(shí)，因?yàn)閯?lì)磁電路的電感很大，時(shí)間較長(zhǎng)，一般很少采用。保持勵(lì)磁電流的方向不變，改變電樞電流的方向。 汽車上電動(dòng)門(mén)窗、電動(dòng)后視鏡、電動(dòng)座椅中使用的電動(dòng)機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)的呢？問(wèn)題與討論四、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速根據(jù)直流電機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式：從上式可知，直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有三種：（以并勵(lì)式電機(jī)為例說(shuō)明）第一種：當(dāng)負(fù)載不變時(shí)，通過(guò)改變電源電壓U進(jìn)行調(diào)速；第二種：通過(guò)改變電樞電路中的電阻Ra來(lái)調(diào)速；第三種：通過(guò)改變勵(lì)磁磁通進(jìn)行調(diào)速。五、分析汽車輔助電器設(shè)備中的直流電動(dòng)機(jī)電路【分析討論1】汽車上電動(dòng)門(mén)窗中使用的雙繞組電動(dòng)機(jī)（如何實(shí)

7、現(xiàn)反轉(zhuǎn)的呢？圖4-21 雙繞組串勵(lì)型直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)車窗控制電路1-易熔絲；2-點(diǎn)火開(kāi)關(guān)；3-主控開(kāi)關(guān)；4-分開(kāi)關(guān)；5-電動(dòng)機(jī)；6-斷路器【分析討論2】廣州本田雅閣轎車電動(dòng)座椅是如何實(shí)現(xiàn)向前、向后調(diào)整控制的？如何實(shí)現(xiàn)前端及后端向上、向下調(diào)整的？如何實(shí)現(xiàn)向前、向后傾斜控制的？【分析3】空調(diào)鼓風(fēng)電機(jī)調(diào)速-在電樞電路中串聯(lián)電阻調(diào)速 圖 空調(diào)鼓風(fēng)電機(jī)調(diào)速電路1鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)；2調(diào)速電阻；3限溫開(kāi)關(guān)；4鼓風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)1處于位時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)電路中串入三個(gè)電阻，風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)；鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)處于位時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)電路中串入兩只電阻，風(fēng)機(jī)中低速運(yùn)轉(zhuǎn)；鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)處于位時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)電路中串入一個(gè)電阻，風(fēng)機(jī)中高速運(yùn)轉(zhuǎn)；鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)處于位

8、時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)電路中不串入電阻，鼓風(fēng)機(jī)以最高速運(yùn)轉(zhuǎn)?！痉治鲇懻?】請(qǐng)分析圖電動(dòng)刮水器電機(jī)低速、高速時(shí)的電流路徑，并說(shuō)明使用的是哪種調(diào)速方法？圖4-24 線繞式電動(dòng)刮水器電機(jī)控制電路1-串勵(lì)繞組；2-電樞；3-并勵(lì)繞組；4-觸點(diǎn)；5 -凸輪；6-刮水器開(kāi)關(guān)；7-熔斷器；8-電源開(kāi)關(guān)任務(wù)3 了解步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一、簡(jiǎn)單的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理圖4-14 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作示意圖1單三拍通電方式的步進(jìn)電機(jī)如果改變通入的電脈沖順序（不再按ABCA順序）通電，轉(zhuǎn)子就會(huì)反方向（逆時(shí)針）一步步地轉(zhuǎn)動(dòng)。改變通入的電脈沖頻率，就會(huì)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。頻率越高，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越快。步進(jìn)角：我們把轉(zhuǎn)子在空間每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角

9、度，稱為前進(jìn)了一步，這個(gè)角度稱為步進(jìn)角。單三拍： 把從一相繞組A通入脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換到另一相繞組B通電稱為一拍，象這種反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每經(jīng)過(guò)一拍，轉(zhuǎn)子就前進(jìn)一步的通電方式就稱為“單三拍”（轉(zhuǎn)子回到AA軸線的位置通電需要轉(zhuǎn)換三次）。所謂“單”是指每次只有一個(gè)繞組單獨(dú)通電。2六拍 如果在A相不斷電的情況下又接通B相（不是單獨(dú)通電），此時(shí)，定子A相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)和B相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)共同作用，使轉(zhuǎn)子不能順時(shí)針旋轉(zhuǎn)60，只能轉(zhuǎn)30，這時(shí)步進(jìn)角將會(huì)減小一半。此時(shí)如果按AABBBCCCA方式順序通電、斷電，則轉(zhuǎn)子將按/2步進(jìn)角以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。這種通電方式稱為“六拍”。二、認(rèn)識(shí)實(shí)際反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖圖4-15 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作示意圖上式中，Z為