《直流電機(jī)》課件

直流電機(jī)直流電機(jī)的工作原理1電磁感應(yīng)磁場變化產(chǎn)生感應(yīng)電流2電磁力電流在磁場中受力運(yùn)動(dòng)3旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)電磁力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和電刷三部分組成。定子是直流電機(jī)的固定部分，包括磁極、磁軛和勵(lì)磁繞組。轉(zhuǎn)子是直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，包括電樞、電樞繞組和換向器。電刷是直流電機(jī)用來與轉(zhuǎn)子換向器接觸的碳?jí)K。直流電機(jī)的主要部件1電樞電樞是直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件，由鐵芯和繞組組成。2磁場磁場是直流電機(jī)中產(chǎn)生磁力的部分，由勵(lì)磁繞組產(chǎn)生。3整流子整流子是直流電機(jī)的關(guān)鍵部件，它將直流電流轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)磁場。4集電刷集電刷是直流電機(jī)的固定部件，它將直流電流傳送到旋轉(zhuǎn)的整流子。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式他勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組獨(dú)立供電，勵(lì)磁電流不受電樞電流的影響。自勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，勵(lì)磁電流受電樞電流的影響。復(fù)勵(lì)勵(lì)磁繞組由串聯(lián)和并聯(lián)兩部分組成，兼具他勵(lì)和自勵(lì)的特點(diǎn)。直流電機(jī)的工作特性1轉(zhuǎn)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速由施加的電壓和負(fù)載決定2轉(zhuǎn)矩電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流成正比3效率電機(jī)效率表示能量轉(zhuǎn)換的效率4功率電機(jī)的功率等于轉(zhuǎn)矩乘以轉(zhuǎn)速直流電機(jī)的速度控制改變勵(lì)磁電流通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組的電流來改變磁場強(qiáng)度，從而影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速。改變電樞電壓通過調(diào)節(jié)電樞繞組的電壓，改變電樞電流的大小，從而影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速。改變電樞電阻通過調(diào)節(jié)電樞回路的電阻，改變電樞電流的大小，從而影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制1電流控制通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來控制轉(zhuǎn)矩2電壓控制通過改變電樞電壓來控制轉(zhuǎn)矩3轉(zhuǎn)速控制通過改變轉(zhuǎn)速來控制轉(zhuǎn)矩直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制方法主要包括電流控制、電壓控制和轉(zhuǎn)速控制。電流控制通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來控制轉(zhuǎn)矩，電壓控制通過改變電樞電壓來控制轉(zhuǎn)矩，而轉(zhuǎn)速控制則通過改變轉(zhuǎn)速來控制轉(zhuǎn)矩。這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求選擇合適的控制方法。直流電機(jī)的反電勢原理當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞導(dǎo)體切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該電動(dòng)勢與電源電壓方向相反，稱為反電勢。影響反電勢的大小與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，因此反電勢會(huì)影響電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)矩。直流電機(jī)的起動(dòng)電路1啟動(dòng)過程啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為零，此時(shí)電樞電流最大，可能造成電樞繞組過熱。2起動(dòng)電阻起動(dòng)電阻可以限制起動(dòng)電流，并隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高逐漸減小，直至完全切除。3起動(dòng)方式常見的起動(dòng)方式包括直接起動(dòng)、降壓起動(dòng)和軟起動(dòng)等。直流電機(jī)的動(dòng)態(tài)過程1加速過程電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程。2減速過程電機(jī)從穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)減速到靜止?fàn)顟B(tài)的過程。3制動(dòng)過程電機(jī)從運(yùn)行狀態(tài)迅速停止的過程。直流電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩區(qū)恒定轉(zhuǎn)矩在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩保持恒定，不受轉(zhuǎn)速變化的影響。速度變化隨著負(fù)載的變化，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生變化，但轉(zhuǎn)矩保持恒定。應(yīng)用場景恒轉(zhuǎn)矩區(qū)適用于需要保持恒定轉(zhuǎn)矩輸出的應(yīng)用場景，例如起重機(jī)、電梯等。直流電機(jī)的恒功率區(qū)恒功率區(qū)特性在恒功率區(qū)，轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)矩增加，功率保持恒定。應(yīng)用場景恒功率區(qū)適用于需要高功率輸出的應(yīng)用，例如起重機(jī)、電梯等。直流電機(jī)的制動(dòng)過程1反接制動(dòng)將電源極性反接，使電機(jī)成為發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生反電動(dòng)勢，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。2電磁制動(dòng)在電機(jī)軸上安裝電磁制動(dòng)器，通過電流控制磁場強(qiáng)度，產(chǎn)生制動(dòng)力。3機(jī)械制動(dòng)利用摩擦力或其他機(jī)械裝置，直接對(duì)電機(jī)軸進(jìn)行制動(dòng)。直流電機(jī)的機(jī)械特性直流電機(jī)的機(jī)械特性是指電機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。它是衡量電機(jī)性能的重要指標(biāo)之一。直流電機(jī)的機(jī)械特性可以分為恒轉(zhuǎn)矩特性、恒功率特性和混合特性。直流電機(jī)的電路符號(hào)電樞通常用字母A表示，代表直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，包含繞組和換向器。勵(lì)磁繞組通常用字母F表示，用于產(chǎn)生磁場，根據(jù)其連接方式，可分為并勵(lì)、串勵(lì)、他勵(lì)等。電刷通常用字母B表示，連接到電樞繞組的換向器，將電流導(dǎo)入電樞。直流電機(jī)的分類與應(yīng)用分類根據(jù)勵(lì)磁方式的不同，直流電機(jī)可分為他勵(lì)、自勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)等。應(yīng)用直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備、電動(dòng)汽車、家用電器等領(lǐng)域。直流電機(jī)的損耗與效率損耗類型說明銅損電樞繞組和勵(lì)磁繞組中的電阻損耗鐵損電機(jī)鐵芯中的磁滯損耗和渦流損耗機(jī)械損耗軸承摩擦、風(fēng)阻和刷子摩擦等機(jī)械損耗附加損耗整流子、集電刷和電磁場等產(chǎn)生的附加損耗直流電機(jī)的整流子1電流方向整流子是直流電機(jī)的重要組成部分，它將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，從而使電機(jī)能夠持續(xù)旋轉(zhuǎn)。2電刷與整流子整流子由多個(gè)銅片組成，通過電刷與外部電路連接，并通過電刷的滑動(dòng)接觸將電流傳遞給電樞繞組。3結(jié)構(gòu)特點(diǎn)整流子通常由多層絕緣材料制成，以確保各個(gè)銅片之間不會(huì)發(fā)生短路，從而保障電機(jī)安全運(yùn)行。直流電機(jī)的集電刷導(dǎo)電作用集電刷連接外部電路，并將電流傳遞給轉(zhuǎn)子繞組，使電機(jī)正常工作。滑動(dòng)接觸集電刷通過與整流子滑環(huán)的滑動(dòng)接觸，實(shí)現(xiàn)電流的連續(xù)傳遞。電刷材料通常采用石墨或金屬石墨材料，具有良好的導(dǎo)電性和耐磨性。直流電機(jī)的調(diào)速方法改變勵(lì)磁電流通過改變勵(lì)磁繞組的電流來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變磁場強(qiáng)度。改變電樞電壓通過改變電樞繞組的電壓來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變電樞電流的大小。改變電樞電阻通過改變電樞繞組的電阻來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變電樞電流的大小。改變負(fù)載通過改變負(fù)載的大小來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。直流電機(jī)的調(diào)速電路1電樞回路調(diào)速改變電樞電壓2勵(lì)磁回路調(diào)速改變勵(lì)磁電流直流電機(jī)的調(diào)速電路主要分為兩種：電樞回路調(diào)速和勵(lì)磁回路調(diào)速。電樞回路調(diào)速通過改變電樞電壓來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，而勵(lì)磁回路調(diào)速則是通過改變勵(lì)磁電流來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)的交流調(diào)速1功率器件使用功率半導(dǎo)體器件，如IGBT和MOSFET，進(jìn)行控制2PWM調(diào)制通過脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制電壓和電流3閉環(huán)控制使用傳感器反饋，實(shí)現(xiàn)精確的速度控制直流電機(jī)的過載保護(hù)電流限制過載保護(hù)裝置通過檢測電機(jī)電流，當(dāng)電流超過設(shè)定值時(shí)，會(huì)觸發(fā)保護(hù)措施，防止電機(jī)過熱或損壞。熱繼電器熱繼電器是一種常用的過載保護(hù)裝置，利用電流產(chǎn)生的熱量來控制電路，當(dāng)電流過大時(shí)，熱繼電器會(huì)斷開電路，切斷電源。電子保護(hù)電子保護(hù)裝置可以更加精確地檢測電機(jī)電流，并提供更快的響應(yīng)時(shí)間，提高電機(jī)保護(hù)的可靠性。直流電機(jī)的反接啟動(dòng)1反接啟動(dòng)將電機(jī)定子繞組的極性反轉(zhuǎn)，從而使電機(jī)反轉(zhuǎn)，以便快速停止電機(jī)運(yùn)行。2應(yīng)用場景當(dāng)需要迅速停止電機(jī)并立即反向運(yùn)行時(shí)，例如在電梯和起重機(jī)中。3優(yōu)點(diǎn)反接啟動(dòng)可以快速停止電機(jī)，并立即反向運(yùn)行，提高效率。直流電機(jī)的調(diào)速機(jī)理改變電機(jī)轉(zhuǎn)速主要是通過改變電樞電壓或勵(lì)磁電流。電樞電壓越高，電樞電流越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越快。勵(lì)磁電流越強(qiáng)，磁場越強(qiáng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速越慢。直流電機(jī)的調(diào)速參數(shù)1轉(zhuǎn)速直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速由電機(jī)的工作電壓和電樞電流決定2電流直流電機(jī)的電流取決于電機(jī)的負(fù)載和轉(zhuǎn)速3功率直流電機(jī)的功率等于其轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的乘積直流電機(jī)的典型應(yīng)用1電動(dòng)汽車直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，提供高效的動(dòng)力和控制能力。2工業(yè)自動(dòng)化直流電機(jī)用于控制各種工業(yè)設(shè)備，例如機(jī)器臂、傳送帶和自動(dòng)化生產(chǎn)線。3醫(yī)療設(shè)備直流電機(jī)在醫(yī)療器械中發(fā)揮重要作用，例如電動(dòng)輪椅、手術(shù)臺(tái)和醫(yī)療泵。直流電機(jī)的發(fā)展趨勢節(jié)能降耗高效節(jié)能是未來直流電機(jī)發(fā)展的重要方向，提高電機(jī)效率，降低能耗，減少環(huán)境污染。智能化未來直流電機(jī)將朝著智能化方向發(fā)展，通過傳感器、控制系統(tǒng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。數(shù)字化數(shù)字化技術(shù)在直流電機(jī)中的應(yīng)用將進(jìn)一步提升電