机电传动控制教案3.ppt

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1、第三章直流电机的工作原理及特性本章要求掌握直流电机的基本工作原理及特性，特别是直流电动机的机械特性；掌握直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及各种方法的优缺点和应用场所。7/17/2021机械工程学院电机利用电磁作用原理进行能量转换的机械装置7/17/2021机械工程学院直流电机1、进行直流电能与机械能之间的转换2、直流电动机主要应用场合：起动性能和调速性能好，过载能力大；3、直流发电机主要应用场合：供给直流电动机、电解、电镀等所需的直流电能4、主要缺点：结构复杂，使用有色金属多，生产工艺复杂，价格昂贵，运行可靠性差7/17/2021

2、机械工程学院3·1直流电机的基本结构和工作原理结构要点：定子、转子、换向器原理要点：电磁感应定律、电磁力定律、电路定律以及电势方程、转矩方程、电压方程分类：直流电机按照励磁方式的不同分为他励、并励、串励、复励四种7/17/2021机械工程学院一、直流电机的基本结构7/17/2021机械工程学院7/17/2021机械工程学院直流电机的组成1、定子：产生磁场、支撑电机2、转子：产生电磁转矩和感应电动势，进行能量转换7/17/2021机械工程学院（一）定子部分1．主磁极：产生主磁场。主磁极铁心励磁绕组2、换向极：改善换向3、机座固定主磁路的一

3、部分4、电刷装置引入或引出直流电压和直流电流主磁极换向极7/17/2021机械工程学院电刷盒7/17/2021机械工程学院转子结构图电枢绕组换向器电枢铁心转轴7/17/2021机械工程学院7/17/2021机械工程学院（二）转子(电枢)部分1、电枢铁心作为主磁通磁路的主要部分嵌放电枢绕组2、电枢绕组能量转换的关键部件，产生电磁转矩和感应电动势以实现能量转换3、换向器：与电刷配合使用直流电动机中：将外加直流电源转换为电枢线圈中的交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变；直流发电机中：将电枢线圈中感应产生的交变电动势转换为对外引出的方向不变的直流

4、电动势。7/17/2021机械工程学院电枢铁心钢片、换向器7/17/2021机械工程学院二．直流电机的基本工作原理建立在电磁力和电磁感应的基础上7/17/2021机械工程学院（一）直流发电机的工作原理7/17/2021机械工程学院7/17/2021机械工程学院直流发电机基本工作原理原动机驱动电枢在磁场中旋转电枢线圈的有效边切割磁力线电枢线圈中产生感应电势e交变的感应电势在换向器的作用下变换成电刷之间的直流电势E接负载后，电枢中产生电流i载流导体在磁场中受到电磁力作用产生电磁转矩T原动机克服T的作用将机械能转变成电能7/17/2021机械

5、工程学院（二）直流电动机的工作原理7/17/2021机械工程学院7/17/2021机械工程学院直流电动机基本工作原理电枢线圈通电后在磁场中成为载流导体载流导体在磁场中受到电磁力作用产生电磁转矩T电枢在电磁转矩T作用下旋转旋转的电枢线圈又切割磁力线，从而产生感应电势E由于换向器的作用，感应电势E总是与外加电压的方向相反，称为反电势7/17/2021机械工程学院三、电势方程、转矩方程和电压方程电势方程电压平衡方程发电机电动机转矩方程7/17/2021机械工程学院3·2直流发电机7/17/2021机械工程学院一．直流发电机的分类1、他励直流发

6、电机：励磁绕组由外电源提供电流2、自励发电机：励磁电流为电枢电流或为电枢电流的一部分，可分为：并励直流发电机串励直流发电机复励直流发电机7/17/2021机械工程学院直流发电机的四种励磁方式7/17/2021机械工程学院二、他励发电机7/17/2021机械工程学院空载特性7/17/2021机械工程学院外特性U=f(I)7/17/2021机械工程学院三、并励发电机，7/17/2021机械工程学院并励发电机的工作原理7/17/2021机械工程学院并励发电机的电压建立的条件1、发电机的磁极要有剩磁。2、起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩磁磁场

7、的方向相同，这样，磁场才能加强。3、合适的电阻Rf，当Rf过大时，电压就建立不起来。7/17/2021机械工程学院并励发电机的外特性7/17/2021机械工程学院四、复励发电机优点：在正常运行范围内，其端电压变化不大。7/17/2021机械工程学院3·3直流电动机的机械特性机械特性是直流电动机最重要的运行特性。机械特性反映了电机转速与转矩之间的关系。机械特性是分析研究电机启动、调速和制动的重要依据。机械特性分固有机械特性和人为机械特性。7/17/2021机械工程学院一、他励电动机的机械特性7/17/2021机械工程学院（一）他励电动机的

8、机械特性表达式直流电动机的机械特性的一般表达式7/17/2021机械工程学院机械特性曲线及其方程7/17/2021机械工程学院（二）机械特性硬度1．定义2、分类(1)绝对硬特性()(2)硬特性(＞10)(3