《电机与拖动基础》第1、2章 直流电机的工作原理和基本结构(上课用)ppt课件.ppt

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1、第一章直流电机工作原理和基本结构第一章直流电机直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一。直流发电机：机械能——直流电能直流电动机：直流电能——机械能直流电动机具有良好的调速性能、较大的起动转矩和过载能力等很多优点，但结构复杂，成本高，运行维护较困难。主要应用于起动和调速要求较高的生产机械中，如金属切削机床，轧钢机、电力机车、起重机、造纸及纺织行业等机械中。本章主要分析直流电机的基本工作原理、结构和运行特性（以直流电动机为重点）。第一节直流电机的工作原理一、直流发电机的工作原理基于电磁感应原理：右手定则产生磁场：（N、S极）运动导线ab、cd切割磁场线圈感应电动势——交变换向整流

2、——电刷间输出直流电动势直流发电机的工作原理模型例1-1如果前图中的直流发电机顺时针旋转，电刷两端的电动势极性有何变化？还有什么因素会引起同样的变化？解：直流发电机顺时针旋转时，由右手定则，图示线圈中感应电动势方向为a-b-c-d,通过换向片与电刷的滑动接触，则电刷B极性为正，电刷A极性为负。所以改变电枢转向，可改变电刷间输出电动势极性。由右手定则可知：决定感应电动势极性的因素有两个，一是改变电枢转向，二是磁场极性，因此改变磁场的极性也可使直流发电机的输出电动势极性改变。+-NS注意：电枢转向和磁场极性只能改变其一。二、直流电动机的工作原理基于电磁力定律：左手定则载流导体ab、cd

3、在磁场中产生电磁力f形成电磁转矩带动转子旋转换向器作用：在发电机中起整流作用，使线圈中的交变电动势——电刷间的直流电动势。在电动机中起逆变作用，使电刷间的直流电——线圈内的交变电，保证电动机的转向恒定。直流电动机工作原理模型例1-2电动机拖动的生产设备常需要作正转或反转运动，如电力机车的前行和倒退，就要求牵引电动机能正、反转。分析前图中的直流电动机如何能反转(顺时针旋转)?解：图中的电动机模型要顺时针旋转需获得一个顺时针方向的电磁转矩，由左手定则可知：电磁力的方向取决于磁场极性或导体中电流的方向，所以直流电动机获得反转的方法有两个：一是改变磁场极性，二是改变电源电压极性使流过导体的

4、电流方向改变。注意：两者只能改变其一，否则，直流电动机的转向不变。-+ffn改变电源极性（导体电流方向）而反转示意图三、电机的可逆原理（补充）任何一台电机既可作发电机运行，也可作电动机运行，这一性质称为电机的可逆原理。如果电机转子输入机械能，而电枢绕组输出电能，电机作为发电机运行；如果在电枢绕组中输入电能，转子输出机械能，则电机作为电动机运行。电机的实际运行方式由外施条件决定：1-电枢铁心2-主磁极3-励磁绕组4-电枢齿5-换向极绕组6-换向极铁心7-电枢槽8-底座9-电枢绕组10-极掌(极靴）11-磁轭（机座）直流电机的结构图直流电机的径向剖面示意图第二节直流电机的基本结构直流电

5、机的主要结构概述：主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成换向磁极：改善换向。电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换机座和端盖：起支撑和固定作用。定子转子电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换转轴轴承直流电机的励磁方式静止部分:定子旋转部分:转子中间有气隙电磁方面：产生磁场和构成磁路。机械方面：整个电机的支撑。作用主要部件：磁极、机座、换向极、电刷、轴承、端盖等作用感应电动势和产生电磁转矩，从而实现能量的转换主要部件：电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴承和风扇等第二节直流电机的基本

6、结构1.主磁极一、定子产生磁场，N、S相隔，用p表示极对数作用：导磁和机械支撑材料：厚钢板弯成圆筒焊接而成，或铸钢。3.机座（磁轭）由磁极铁心和励磁绕组构成,磁极铁心由极身和极靴组成.作用:改善直流电机的换向，一般电机容量超过1kW时均应安装换向极。安装在相邻两主磁极之间，用螺钉固定在机座上。用整块钢制成，也可用厚1~1.5mm厚钢板或硅钢片叠成1-刷握2-铜丝辫3-压紧弹簧4-电刷块（石墨材料）2.换向极4.电刷作用：将旋转的电枢与固定不动的外电路相连，把直流电压和直流电流引入或引出二、转子材料：为减小磁滞损耗和涡流损耗，电枢铁心用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成，表面有绝

7、缘层。作用：通过磁通和嵌放电枢绕组。1.电枢铁心铁心冲片上层有效边端接部分端接部分下层有效边线圈首端线圈尾端作用：用于产生感应电动势和通过电流，实现机电能量的转换。2.电枢绕组电枢绕组：电枢线圈按一定规律连接形成。其并联支路对数用a表示。单叠绕组：a=p单波绕组：a=1单波、单叠绕组联接示意图3.换向器材料：采用导电性能好、硬度大、耐磨性能好的紫铜或铜合金制成。作用：实现电刷内外交直流的转换。由许多燕尾状的铜片间隔绝缘云母片而成主极极靴和电枢间的间隙。不均匀。3、气隙