版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
課題八直流電機簡介8.1直流電機的基本工作原理圖8.1是一臺直流電機的最簡單模型。N和S是一對固定的磁極,可以是電磁鐵,也可以是永久磁鐵。磁極之間有一個可以轉(zhuǎn)動的鐵質(zhì)圓柱體,稱為電樞鐵心。鐵心表面固定一個用絕緣導體構成的電樞線圈abed,線圈的兩端分別接到相互絕緣的兩個半圓形銅片(換向片)上,它們的組合在一起稱為換向器,在每個半圓銅片上又分別放置一個固定不動而與之滑動接觸的電刷A和B,線圈abed通過換向器和電刷接通外電路。(a) ⑹圖&1直流電動機工作原理示意圖一、直流電動機工作原理將外部直流電源加于電刷A(正極)和B(負極)上,貝y線圈abed中流過電流,在導體ab中,電流由a指向b,在導體ed中,電流由e指向d。導體ab和ed分別處于N、S極磁場中,受到電磁力的作用。用左手定則可知導體ab和ed均受到電磁力的作用,且形成的轉(zhuǎn)矩方向一致,這個轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩,為逆時針方向。這樣,電樞就順著逆時針方向旋轉(zhuǎn),如圖&1(a)所示。當電樞旋轉(zhuǎn)180°,導體ed轉(zhuǎn)到N極下,ab轉(zhuǎn)到S極下,如圖8.1(b)所示,由于電流仍從電刷A流入,使ed中的電流變?yōu)橛蒬流向c,而ab中的電流由b流向a,從電刷B流出,用左手定則判別可知,電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍是逆時針方同。由此可見,加于直流電動機的直流電源,借助于換向器和電刷的作用,使直流電動機電樞線圈中流過的電流,方向是交變的,從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變,確保直流電動機朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動機的基本工作原理。實際的直流電動機,電樞圓周上均勻地嵌放許多線圈,相應地換向器由許多換向片組成,使電樞線圈所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩足夠大并且比較均勻,電動機的轉(zhuǎn)速也就比較均勻。8.2 直流電機的結構和額定值一、直流電機的結構由直流電動機工作原理示意圖可以看到,直流電機的結構應由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子,定子的主要作用是產(chǎn)生磁場,由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子,其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應電動勢,是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的樞紐,所以通常又稱為電樞,由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。裝配后的電機如圖8.3所示。直流電機的縱向剖視圖如圖8.4所示。定子主磁極主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成。鐵心一般用0.5mm?1.5mm厚的硅鋼板沖片疊壓鉚緊而成,分為極身和極靴兩部分,上面套勵磁繞組的部分稱為極身,下面擴寬的部分稱為極靴,極靴寬于極身,既可以調(diào)整氣隙中磁場的分布,又便于固定勵磁繞組。勵磁繞組用絕緣銅線繞制而成,套在主磁極鐵心上。整個主磁極用螺釘固定在機座上,如圖8.5所示。a圖8.3直流電機裝配結構圖1—換向器2—電刷裝置3—機座4—主磁極5—換向極6—端蓋 7—風扇 8—電樞繞組9—電樞鐵心圖8.5圖8.5主磁極的結構1—主磁極2—勵磁繞組3—機座圖8.4直流電機縱向剖視圖1—換向器2—電刷裝置3—機座4—主磁極5—換向極6—端蓋 7—風扇 8—電樞繞組9—電樞鐵心(2) 換向極換向極的作用是改善換向,減小電機運行時電刷與換向器之間可能產(chǎn)生的換向火花,一般裝在兩個相鄰主磁極之間,由換向極鐵心和換向極繞組組成,如&6所示。換向極繞組用絕緣導線繞制而成,套在換向極鐵心上,換向極的數(shù)目與主磁極相等。(3) 機座電機定子的外殼稱為機座,見圖&4中的3。機座的作用有兩個:一是用來固定主磁極、換向極和端蓋,并起整個電機的支撐和固定作用;二是機座本身也是磁路的一部分,借以構成磁極之間磁的通路,磁通通過的部分稱為磁軛為保證機座具有足夠的機械強度和良好的導磁性能,一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。(4)電刷裝置電刷裝置是用來引入或引出直流電壓和直流電流的,如圖8.7所示。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座等組成。電刷放在刷握內(nèi),用彈簧壓緊,使電刷與換向器之間有良好的滑動接觸,刷握固定在刷桿上,刷桿裝在圓環(huán)形的刷桿座上,相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內(nèi)蓋上,圓周位置可以調(diào)整,調(diào)好以后加以固定。2圖1.7電刷裝置32圖1.6換向極1—刷握1—刷握2—電刷3—壓緊彈簧4—刷辮換向極繞組轉(zhuǎn)子(電樞)電樞鐵心電樞鐵心是主磁路的主要部分,同時用以嵌放電樞繞組。一般電樞鐵心采用由0.5mm厚的硅鋼片沖制而成的沖片疊壓而成(沖片的形狀如圖&8(a)所示),以降低電機運行時電樞鐵心中產(chǎn)生的渦流損耗和磁滯損耗。疊成的鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。鐵心的外圓開有電樞槽,槽內(nèi)嵌放電樞繞組。(a) (b)圖8.8轉(zhuǎn)子結構圖電樞繞組電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應電動勢,是直流電機進行能量變換的關鍵部件,所以叫電樞。它是由許多線圈(以下稱元件)按一定規(guī)律連接而成,線圈采用高強度漆包線或玻璃絲包扁銅線繞成,不同線圈的線圈邊分上下兩層嵌放在電樞槽中,線圈與鐵心之間以及上、下兩層線圈邊之間都必須妥善絕緣。為防止離心力將線圈邊甩出槽外,槽口用槽楔固定,
如圖&9所示。線圈伸出槽外的端接部分用熱固性無緯玻璃帶進行綁扎。換向器向片組成的圓柱體,換向片之間用云母片絕緣,換向圖8.9電樞槽的結構向片組成的圓柱體,換向片之間用云母片絕緣,換向圖8.9電樞槽的結構1—槽楔2—線圈絕緣3—電樞導體片的緊固通常如圖8.10所示,換向片的下部做成鴿尾形,兩端用鋼制V形套筒和V形云母環(huán)固定,再用4—層間絕緣1—槽楔2—線圈絕緣3—電樞導體⑷轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的支撐作用,需有一定的機械強度和剛度,一般用圓鋼加工而成。圖&10換向器結構1—換向片2—連接部分二、直流電機的勵磁方式圖8.11單疊繞組元件1—首端2—末端3—元件邊4—端接部分5—換向片勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式。按勵磁方式的不同,直流電機可以分為以下4類。他勵直流電機
勵磁繞組由其他直流電源供電,與電樞繞組之間沒有電的聯(lián)系,如圖8.13(a)所示。永磁直流電機也屬于他勵直流電機,因其勵磁磁場與電樞電流無關。圖8.20中電流正方向是以電動機為例設定的。并勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。如圖8.13(b)所示。勵磁電壓等于電樞繞組端電壓。以上兩類電機的勵磁電流只有電機額定電流的1%?5%,所以勵磁繞組的導線細而匝數(shù)多。圖&12單波繞組元件1—首端2—末端3—元件邊4—端接部分5圖&12單波繞組元件1—首端2—末端3—元件邊4—端接部分5—換向片的導線粗而匝數(shù)較少。復勵直流電機每個主磁極上套有兩套勵磁磁繞組,一個與電樞繞組并聯(lián),稱為并勵繞組。一個與電樞繞組串聯(lián),稱為串勵繞組,如圖8.13(d)所示。兩個繞組產(chǎn)生的磁動勢方向相同時稱為積復勵,兩個磁勢方向相反時稱為差復勵,通常采用積復勵方式。他勵電動機并勵電動機串勵電動機復勵電動機直流電機的勵磁方式不同,運行特性和適用場合也不同。他勵電動機并勵電動機串勵電動機復勵電動機圖&13 直流電機的勵磁方式三、直流電機的額定值電機制造廠按照國家標準,根據(jù)電機的設計和試驗數(shù)據(jù)而規(guī)定的每臺電機的主要性能指標稱為電機的額定值。額定值一般標在電機的銘牌上或產(chǎn)品說明書上。直流電機的額定值主要有下列幾項:額定功率額定功率是指電機按照規(guī)定的工作方式運行時所能提供的輸出功率。對電動機來說,額定功率是指轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率.額定電壓額定電壓是電機電樞繞組能夠安全工作的最大外加電壓,單位為V(伏)。額定電流額定電流是電機按照規(guī)定的工作方式運行時,電樞繞組允許流過的最大電流,單位為A(安培)。額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速是指電機在額定電壓、額定電流和輸出額定功率的情況下運行時,電機的旋轉(zhuǎn)速度,單位為r/min(轉(zhuǎn)/分)。額定值一般標在電機的銘牌上,又稱為銘牌數(shù)據(jù)。還有一些額定值,例如額定轉(zhuǎn)矩TN、額定效率qN等,不一定標在銘牌上,可查產(chǎn)品況明書或由銘牌上的數(shù)據(jù)計算得到。額定功率與額定電壓和額定電流之間有如下關系:直流電動機 PN=UNINqNX103kW直流電機運行時,如果各個物理量均為額定值,就稱電機工作在額定運行狀態(tài),亦稱為滿載運行。在額定運行狀態(tài)下,電機利用充分,運行可靠,并具有良好的性能。如果電機的電樞電流小于額定電流,稱為欠載運行;電機的電樞電流大于額定電流,稱為過載運行。欠載運行,電機利用不充分,效率低;過載運行,易引起電機過熱損壞。8.4直流電機的換向換向是直流電機中一個非常重要問題,直流電機的換向不良,將會造成電刷與換向器之間產(chǎn)生電火花,嚴重的會使電機燒毀。所以,要討論影響換向的因素以及產(chǎn)生電火花的原因進而采取有效的方法改善換向,保障電機的正常運行。一、換向的過程
T2盒(c)換向結束瞬時直流電機運行時,電樞繞組的元件旋轉(zhuǎn),從一條支路經(jīng)過固定不動的電刷短路,后進入另一條支路,元件中的電流方向?qū)⒏淖?,這一過程稱為換向,如圖8.21所示。圖8.21是電機中一元件K的換向過程,設bS為電刷的寬度,一般等于一個換向片bK的寬度,電樞以恒速Va從左向右移動,TK為換向周期,SI、S2分別是電刷與換向片1、T2盒(c)換向結束瞬時(a)換向開始瞬時(b)換向過程中某一瞬時圖1.28換向元件的換向過程1?換向開始瞬時(圖8.21(a)所示),t=0,電刷完全與換向片2接觸,S1=0,S2為最大,換向元件K位于電刷的左邊,屬于左側(cè)支路元件之一,元件K中流的電流i=+ia,由相鄰兩條支路而來的電流為2ia,經(jīng)換向片2流入電刷。2?在換向過程中(圖8.21(b)所示),t=TK/2,電樞轉(zhuǎn)到電刷與換向片1、2各接觸一部分,換向元件K被電刷短路,按設計希望此時K中的電流i=0,由相鄰兩條支路而來的電流為2ia,經(jīng)換向片1、2流入電刷。3?換向結束瞬時,(圖8.21(c)所示),t=TK,電樞轉(zhuǎn)到電刷完全與換向片1接觸,S1為最大,S2=0,換向元件K位于電刷右邊,屬于右側(cè)支路元件之一,K中流過的電流i=-ia,相鄰兩條支路電流2ia經(jīng)換向片1流入電刷。隨著電機的運行,每個元件輪流經(jīng)歷換向過程,周而復始,連續(xù)進行。本章小結直流電動機是根據(jù)電磁力定律而工作的,電刷兩端引入外加直流電源,與換向器共同作用,變換成交流電供給電樞元件,從而產(chǎn)生方向不變的電磁轉(zhuǎn)矩,拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。(3)直流電動機中,電流ia與電動勢的Ea方向相反,Ea稱為反電動勢;電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n方向相同,T稱為拖動轉(zhuǎn)矩。直流發(fā)電機中電流ia與電動勢的Ea方向相同,Ea為電源電動勢;電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n方向相反,T稱為制動轉(zhuǎn)矩。直流電機的結構由定子與轉(zhuǎn)子兩部分組成,定子由主磁極、換向極、機座與電刷組成。主要作用使產(chǎn)生主磁場。轉(zhuǎn)子由電樞鐵心、電樞繞組、換向器與轉(zhuǎn)軸組成,主要作用是產(chǎn)生感應電動勢Ea和電磁轉(zhuǎn)矩T,是直流電機機電能量轉(zhuǎn)換的主要部件一電樞。直流電機的電樞繞組有單疊與單波兩種基本形式,單疊繞組是將同一個主磁極下所有上層邊的元件串聯(lián)成一條支路;所以支路對數(shù)a=P。它適用于低電壓、大電流電機。單波繞組是將同一極性下所有上層邊的元件串聯(lián)成一條支路;所以支路對數(shù)a=1,它適用于高電壓、小電流電機。直流電機的勵磁方式一般有四種,即他勵、并勵、串勵、復勵。磁場是機電能量轉(zhuǎn)換不可缺少的因數(shù)。當直流電機空載時,氣隙磁場僅由主磁場磁動勢Ff單獨建立,特點為:首先是對稱于主磁極軸線的平頂波,其次是物理中性線與幾何中性線重合。當直流電機負載時,氣隙磁場是由主磁場磁動勢Ff與電樞磁動勢Fa共同建立,F(xiàn)a對主磁場的影響稱為電樞反應。電樞的結果為1它是氣隙磁場發(fā)生畸變;2物理中性線偏離幾何中性線(電動機時物理中性線逆著旋轉(zhuǎn)方向偏離一角度,發(fā)電機時順著旋轉(zhuǎn)方向偏離一角度);3當磁路不飽和時,總磁通量不變;當磁路飽和時,總磁通量減少。無論是直流電動機還是直流發(fā)電機,只要電樞繞組切割磁力線,都將在電樞繞組中產(chǎn)生感應電動勢=On;另外,只要電樞繞組中有電流,在磁場的作用下就會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T=CT①la。影響直流電機換向的主要因素是電磁因素,即換向元件內(nèi)產(chǎn)生的電抗電動勢eX和電樞反應電動勢eV,進而產(chǎn)生附加電流iK。改善換向的目的是消除或降低iK的影響,常用的換向方法是正確選擇電刷、合理地移動電刷位置、安裝換向極。為了防止電位差火花和環(huán)火,在大容量和工作繁重的直流電機中,可在主磁極上安裝補償繞組。四、直流電動機的起動、制動和調(diào)速1.直流電動機的起動(1)對直流電動機起動的基本要求要有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩。起動電流要在一定的范圍內(nèi)。起動設備要簡單、可靠。本章小結(1)直流電動機是電力拖動系統(tǒng)的主要拖動裝置,它具有良好的起動和調(diào)速性能。它在起動、調(diào)速和制動過程中的各種狀態(tài)的原理及實現(xiàn)方法是直流電動機拖動的重要內(nèi)容。衡量直流電動機的起動性能的主要指標是起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。在直流電動機的起動過程中,對電動機本身所要求的較大的起動轉(zhuǎn)矩和較小的起動電流是一對矛盾。通常是在保證足夠大的起動轉(zhuǎn)矩的前提下,盡量減小起動電流。常用的起動方法有:電樞回路串電阻起動和降壓起動,直接起動只有在小容量電動機中才有使用。為了更好地發(fā)揮電動機的性能和
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 二零二五年度在線借款合同電子簽名法律適用研究3篇
- 二零二五年度某IT服務公司與企業(yè)客戶就IT運維服務合同2篇
- 二零二五年度加工承攬合同標的加工要求和質(zhì)量標準3篇
- 二零二五年度城市廣場草坪承包與公共藝術合同3篇
- 二零二五年度基樁檢測與監(jiān)測系統(tǒng)合同3篇
- 2025年度安徽省勞動合同解除與賠償合同范本3篇
- 二零二五年度新型房產(chǎn)租賃及轉(zhuǎn)售一體化服務合同2篇
- 豆包制作課程設計
- 二零二五年度供水企業(yè)安全生產(chǎn)培訓合同3篇
- 路基路面沉井課程設計
- 2023年希望杯數(shù)學培訓100題-六年級(含答案)
- 一年級科學人教版總結回顧2
- 個人住房貸款提前還款月供及節(jié)省利息EXCEL計算
- 第五單元《圓》教材解析-人教版數(shù)學六年級上冊
- 患者突發(fā)昏迷應急預案演練腳本-
- 智能機器人技術導論PPT完整全套教學課件
- 危險性較大的分部分項工程清單 及安全管理措施
- 中職英語語文版(2023)基礎模塊1 Unit 1 The Joys of Vocational School 單元測試題(含答案)
- 最全-房屋市政工程安全生產(chǎn)標準化指導圖冊
- 聚合物的流變性詳解演示文稿
- 壓力彈簧力度計算器及計算公式
評論
0/150
提交評論