直流电机工作原理

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1、第二章直流电机2．1概述2.1.1直流电机的工作原理首先，复习e=Bδlv公式，说明e正比于Bδ。结合图2.1解释v=2πRn/60（m/s，n(r/min)）;机械角速度Ω=v/R=2πn/60(r/s);电角速度ω=pΩ=p2πn/60(rad/s)（记下来）；导体或线圈。将直流电机的简单工作原理图结构介绍清楚。包括：N、S磁极和A、B电刷静止，换向片、线圈（导体）以及电枢逆时针旋转。将其抽象成一个平面图。假设磁力线进入磁极为正方向，离开磁极的磁通方向为负。得气隙磁密在空间得分布曲线Bδ(θ)(0≤θ=ωt≤2π)。进而得到导体电势e(ωt)和线圈电势eA

2、B(ωt)。经过合理的多个线圈均匀分布设计，按照一定规律连接起来就组成电枢绕组，便可以获得近似直流电动势。工作原理：（1）发电机：电枢绕组中感应的交变电势，依靠换向器的换向作用，利用静止的电刷把同一磁极下导体电势引出，变为直流电势输出。（发电机惯例）（2）电动机：通过电刷和换向器的共同作用，使得同磁极下的导体边流过的电流方向不变，导体受力方向不变，进而产生方向恒定的电磁转矩，使电机连续转动。结论：（1）电机内部（电刷为界），线圈中产生的感应电势、流过的电流是交流量。（2）电机外部（电刷两端），电动机运行外加直流电；发电机运行输出直流电（3）从原理上讲，同一台电

3、机既可以作电动机运行又可以作发电机运行，是可逆的。（4）电动机惯例发电机惯例iiuMotoruGenerator2．1．2直流电机的主要结构部件主磁极、换向极定子——起机械支撑，产生磁场的作用机座、端盖、电刷、轴承直流电机结构气隙——耦合磁场转子——产生电磁转矩、产生感应电势电枢铁心和电枢绕组换向器、转轴、风扇部件名称作用材料结构主磁极励磁绕组通入直流，建立气隙磁场1~1.5mm低碳钢片叠制，降低涡流损耗P43Fig.2.8换向极改善换向整块钢或1~1.5mm钢片叠制Fig2.9机座机械支撑并构成磁回路铸钢（小电机），厚钢板焊接（大中型电机）P43Fig2.1

4、0电枢铁心构成磁路、嵌放电枢绕组0.35~0概述.5mm硅钢片叠制，降低涡流损耗P44Fig.2.11电枢绕组感应电势，承载电流，产生转矩圆截面铜线或扁导线、空心导线Fig.2.12换向器与电刷配合，用机械换接的方法引入（出）直流电势铜换向片和片间绝缘云母构成换向片Fig2.13电刷装置与换向器配合，实现直流量和交流量之间的转换石墨碳刷Fig.2.142.152．1．3直流电机的额定值额定值：指电机正常运行时各物理量的数值。此时亦称电机满载运行。否则为欠载或过载额定功率：指输出功率W,kW。发电机PN=UNIN电动机PN=ηUNIN额定电压UN(V)，额定电流

5、IN(A)，额定励磁电压UfN(V)，额定励磁电流IfN(A)，额定转速nN(r/min)2.2直流电机的电枢绕组2．2．1基本特点设计绕组（线圈、电枢）时，主要考虑产生较大的感应电势和通过一定大小的电流。直流电机有五种：单叠、复叠、单波、复波、蛙绕组。2．2．2单叠绕组单叠绕组：绕制时，任何两个串联的元件都是后一个紧叠在前一个的上面。每绕一个元件便在电枢表面移过一个虚槽。例题2.3（p49）已知电机极数2p=4,且Z=Zi=S=K=16。绕制一个单叠右行整距绕组。1)节距计算单叠右行，合成节距第一节距第二节距2)绕组连接表：确定16个元件（32个元件边）的

6、串联次序编号原则：槽号代表元件号也代表上元件边号连接方法：某号元件m，上元件边号m，嵌放在m槽内，上元件边接在m号换向片上；该元件的下元件边嵌放在编号m+y1槽的下面，下元件边接在m+yk号换向片上。而m+y1槽接另一个元件的上层边，编号为m+y1+y2。以下类推。连接规律：实线表示一个元件的上、下元件边；虚线表示不同元件的两个元件边接在同一个换向片上。m+ykm+y1m+y1+y23)绕组展开图：首先进行槽编号按照连接规律把各元件边嵌入槽内所有元件串联自行闭合判断电动势方向，可见1、5、9、13元件被短路了。4)电路图：5)电刷放置：a)电枢绕组形成一个闭合

7、回路，绕组产生的电动势要靠电刷引出（入）b)电刷放在换向器上的位置是根据电机空载时，在正、负电刷之间获得最大电动势为原则。c)电刷与感应电动势为零的元件边连接的换向片接触，否则不能保证b)的要求，并且如果感应电动势不为零的话，还会产生短路电流。d)只要元件轴线与主磁极轴线重合，元件中的电动势就是零。e)电刷必须放在换向器的几何中性线上。元件端接对称时，主磁极轴线、元件轴线、换向器的几何中性线重合元件端接不对称时，主磁极轴线、元件轴线重合，但与换向器的几何中性线不重合，电刷必须放在换向器的几何中性线上。注意：它与电枢上得几何中性线无关。a)叠绕组的电刷数=极数b

8、)根据电路图，将同极性端接在一起，得电