《電工與電子技術(shù)》課件-直流電機(jī)

直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理一、直流電機(jī)特點(diǎn)電源類型直流電機(jī)交流電機(jī)刷電機(jī)無(wú)刷電機(jī)直流有刷電機(jī)是最基礎(chǔ)的電機(jī)，它具有啟動(dòng)快制動(dòng)及時(shí)、可在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速、控制電路相對(duì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。二、直流電機(jī)結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理直流電機(jī)里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過(guò)轉(zhuǎn)子上的線圈產(chǎn)生安培力，當(dāng)轉(zhuǎn)子上的線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，再繼續(xù)轉(zhuǎn)受到的磁場(chǎng)方向?qū)⒏淖?；因此此時(shí)轉(zhuǎn)子末端的電刷跟轉(zhuǎn)換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產(chǎn)生的洛倫茲力方向不變，所以電機(jī)能保持一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。由于換相器與轉(zhuǎn)子固定在一起，而電刷與外殼固定在一起，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)刷與換相器不斷的發(fā)生摩擦產(chǎn)生大量的阻力與熱量。所以有刷電機(jī)的效率低下，損耗非常大。但是它同樣具有制造簡(jiǎn)單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)三、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式大型直流電機(jī)大多利用電磁鐵在線圈中通電流來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)。電機(jī)中專門為產(chǎn)生磁場(chǎng)而設(shè)置的線圈組稱為勵(lì)磁繞組。勵(lì)磁方式是指對(duì)勵(lì)磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵(lì)磁磁通勢(shì)而建立主磁場(chǎng)的問(wèn)題。根據(jù)勵(lì)磁方式的不同，直流電機(jī)可分為下列幾種類型：三、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式1．他勵(lì)直流電機(jī)勵(lì)磁繞組與電樞繞組無(wú)聯(lián)接關(guān)系，而由其他直流電源對(duì)勵(lì)磁繞組供電的直流電機(jī)稱為他勵(lì)直流電機(jī)。永磁直流電機(jī)也可看作他勵(lì)直流電機(jī)。2．并勵(lì)直流電機(jī)并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，作為并勵(lì)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)是電機(jī)本身發(fā)出來(lái)的端電壓為勵(lì)磁繞組供電；作為并勵(lì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)勵(lì)磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相同。三、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式3．串勵(lì)直流電機(jī)串勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源。這種直流電機(jī)的勵(lì)磁電流就是電樞電流。4．復(fù)勵(lì)直流電機(jī)復(fù)勵(lì)直流電機(jī)有并勵(lì)和串勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組。若串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)與并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)方向相同稱為積復(fù)勵(lì)。若兩個(gè)磁通勢(shì)方向相反，則稱為差復(fù)勵(lì)。三、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式不同勵(lì)磁方式的直流電機(jī)有著不同的特性1、串勵(lì)啟動(dòng)和過(guò)載能力較大，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化明顯?？蛰d轉(zhuǎn)速過(guò)高，俗稱“飛車”。2、并勵(lì)轉(zhuǎn)速基本恒定，一般用于轉(zhuǎn)速變化較小的負(fù)載。3、復(fù)勵(lì)以并勵(lì)為主的復(fù)勵(lì)電機(jī)具有較大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速變化不大，多用于機(jī)床等。以串勵(lì)為主的復(fù)勵(lì)電機(jī)具有接近串勵(lì)電機(jī)特性，但無(wú)“飛車”危險(xiǎn)。三、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式不同勵(lì)磁方式的直流電機(jī)有著不同的特性4、他勵(lì)勵(lì)磁回路單獨(dú)供電的電機(jī)，用于需要寬調(diào)速的系統(tǒng)。直流電動(dòng)機(jī)并勵(lì)式串勵(lì)式復(fù)勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)他勵(lì)式并勵(lì)式復(fù)勵(lì)式四、永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)直流電機(jī)優(yōu)點(diǎn)起動(dòng)和調(diào)速性能好，調(diào)速范圍廣平滑，過(guò)載能力較強(qiáng)，受電磁干擾影響小等。直流電機(jī)缺點(diǎn)主要是碳刷會(huì)磨損需要定期維護(hù)；機(jī)械式換向產(chǎn)生火花，限制了應(yīng)用場(chǎng)合；在一些需要防爆的場(chǎng)合都無(wú)法使用。四、永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)五、直流電機(jī)調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速是指電動(dòng)機(jī)在一定負(fù)載的條件下，根據(jù)需要，人為地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電動(dòng)機(jī)可以在重負(fù)載條件下，實(shí)現(xiàn)均勻、平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速而且調(diào)速范圍較寬。六、直流電機(jī)的調(diào)速方法直流變頻現(xiàn)在直流變頻技術(shù)這個(gè)名詞非?；鸨?，經(jīng)常能在各種家電廣告中聽到這個(gè)詞，那么到底直流變頻技術(shù)是怎么回事呢？直流電怎么還有頻率呢？其實(shí)，這個(gè)詞最早是有人將需要電子換向的無(wú)刷直流電機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為“直流變頻”，再加上為了區(qū)別于交流變頻技術(shù)，久而久之這個(gè)稱呼就流傳起來(lái)了。七、永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的發(fā)展前景永磁無(wú)刷電機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在新能源汽車等各種領(lǐng)域，它不僅解決了傳統(tǒng)直流電機(jī)的很多問(wèn)題，還保留了直流電機(jī)的很多優(yōu)點(diǎn)。將來(lái)永磁無(wú)刷電機(jī)的發(fā)展主要在這幾方面：1.更高的節(jié)能效果永磁同步電動(dòng)機(jī)采用永磁體勵(lì)磁，無(wú)需勵(lì)磁電流，所以可以顯著提高功率因數(shù)定子電流小，轉(zhuǎn)子無(wú)銅耗。比一般的異步電動(dòng)機(jī)效率提高2%~8%，尤其輕載運(yùn)行節(jié)能效果顯著。2.可滿足對(duì)大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)的要求。七、永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的發(fā)展前景3.低速驅(qū)動(dòng)的需求為了提高控制精度，減少震動(dòng)噪音，也為了大轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)要求，近年來(lái)對(duì)低速電動(dòng)機(jī)的需求不斷增長(zhǎng)，如：電梯拖動(dòng)用永磁同步曳引機(jī)，轉(zhuǎn)矩提高十幾倍，取消了龐大的齒輪箱，通過(guò)曳引輪直接拖動(dòng)轎廂，明顯減小了噪音和震動(dòng)；4.高功率密度的要求艦船、車輛受體積限制，要求電動(dòng)機(jī)要有高功率密度、高轉(zhuǎn)矩密度。永磁同步電動(dòng)機(jī)由于無(wú)需勵(lì)磁繞組，空間結(jié)構(gòu)小，高性能的汝鐵硼永磁材料具有高剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度和高矯頑力。七、永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的發(fā)展前景5.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求目前電氣傳動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)從簡(jiǎn)單的速度控制發(fā)展到運(yùn)動(dòng)軌跡控制，由于永磁同步電動(dòng)機(jī)比異步電動(dòng)機(jī)更容