电机与电器控制 教学课件 作者 冯晓 刘仲恕编 - 副本第一节.ppt

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1、第二章第一节基本原理和结构直流电动机的基本工作原理右图为一台最简单的直流电动机的模型。N和S是一对固定的磁极。磁极之间有一个可以转动的铁质圆柱体——称为电枢铁心。铁心表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端分别接到相互绝缘的两个弧形铜片上，弧形铜片称为换向片，它们的组合体称为换向器。在换向器上放置固定不动而与换向片滑动接触的电刷A和B，线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。电枢铁心、电枢线圈和换向器构成的整体称为电枢。作为直流电动机运行时，将直流电源加于电刷A和B，例如将电源正极加于电刷A，电源负极加于电刷B，则线圈abcd中流过电流

2、，在导体ab中，电流由a流向b，在导体cd中，电流由c流向d。第二章第一节（续1）直流电动机基本工作原理载流导体ab和cd均处于N、S极之间的磁场当中，受到电磁力的作用，电磁力的方向用左手定则确定，可知这一对电磁力形成一个转矩，称为电磁转矩，转矩的方向为逆时针方向，使整个电枢逆时针方向旋转。当电枢旋转180°，导体cd转到N极下，ab转到S极下，如图(b)所示，由于电流仍从电刷A流入，使cd中的电流变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，从电刷B流出，用左手定则判别可知。电磁转矩的方向仍是逆时针方向。第二章第一节（续1）直流电动机基本工作原理第二章第

3、一节（续1）直流电动机基本工作原理由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的。从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变。确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。实际的直流电动机。电枢圆周上均匀地嵌放许多线圈，相应地换向器由许多换向片组成，使电枢线圈所产生总的电磁砖矩足够大并且比较均匀，电动机的转速也就比较均匀。直流发电机的模型与直流电动机相同。不同的是电刷上不加直流电压。而是利用原动机拖动电枢朝某一方旋转，如右图所示。这时导体分别切割N极和S极下的磁力线。感应产

4、生电动势，电动势的方向用右手定则确定。第二章第一节（续2）直流发电机基本工作原理如右图所示情况，根据右手定则，导体ab中电动势的方向由b指向a，导体cd中电动势的方向由d指向c，所以电刷A为正极性，电刷B为负极性。第二章第一节（续2）直流发电机基本工作原理电枢旋转180°时，导体cd转至N极下，感应电动势的方向由c指向d，电刷A与d所连换向片接触，仍为正极性；导体ab转至S极下，感应电动势的方向变为a指向b，电刷B与a所连换向片接触。仍为负极性。第二章第一节（续2）直流发电机基本工作原理可见，直流发电机电枢线圈中的感应电动势的方向是交变的，而通过换向器

5、和电刷的作用，在电刷A、B两端输出的电动势是方向不变的直流电动势。若在电刷A、B之间接上负载，发电机就能向负载供给直流电能。这就是直流发电机的基本工作原理。第二章第一节（续2）直流发电机基本工作原理从以上分析可以看出：一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，取决于外界不同的条件。将直流电源外加于电刷，输入电能，电机能将电能转换为机械能，拖动生产机械旋转，作电动机运行；如用原动机拖动直流电机的电枢旋转，输入机械能，电机能将机械能转换为直流电能，从电刷上引出直流电动势，作发电机运行。同一台电机，既能作为电动机运行，又能作发电机运行的原

6、理，在电机理论中称为可逆原理。第二章第一节（续3）直流电机的结构定子分为机座；主磁极；换向极；电刷装置。转子分为电枢铁芯；电枢绕组；转轴换向器。直流电动机的结构图1—风扇；2—机座；3—电枢；4—主磁极；5—刷架；6—换向器；7—接线板；8—出线盒；9—换向极；10—端盖第二章第一节（续3）直流电机的结构主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成，如右图所示。铁心用0.5～1.5mm厚的钢板冲片叠压铆紧而成，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴。1—固定主磁极的螺钉；2—主磁极铁心；3—励磁绕组第二章第一节

7、（续3）直流电机的结构极靴宽于极身，既可使气隙中磁场分布比较理想，又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成。励磁绕组套在极身上。再将整个主磁极用螺钉固定在机座上。第二章第一节（续3）直流电机的结构机座电机定子部分的外壳称为机座。机座一方面用来固定主磁极、换向极和端盖。并起整个电机的支撑和固定作用；另一方面也是磁路的一部分，借以构成磁极之间的通路。磁通通过的部分称为磁扼。为保证机座具有足够的机械强度和良好的导磁性能。一般为铸钢件或由钢板焊接而成。换向极两相邻主磁极之间的小磁极叫换向极，也叫附加极或间极。换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换

8、向器之间可能产生的火花。换向极由换向极铁心和换向极绕组组成。如右图所示。换向极换向极铁心一般用