直流电机的工作原理及特性

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1、第三章直流电机的工作原理及特性一、直流电动机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。一、直流电动机电动机有直流电动机和交流电动机两大类，直流电动机虽不及交流电动机结构简单、制造容易、维护方便、运行可靠，但由于长期以来交流电动机的调速问题未能得到满意的解决，在此之前，直流电动机具有交流电动机所不能比拟的良好的启动性能和调速性能。一、直流电动机到目前为止，虽然交流电动机的调速问题已经解决，但是在速度调节要求较高，正、反转和启、制动频繁或多单元同步协调运转的生产机械上，仍采用直流电动

2、机拖动。3.1直流电机的基本结构和工作原理3.1.1直流电机的基本结构直流电机的结构包括定子和转子两部分。定子和转子之间由空气隙分开。定子的作用是产生主磁场和在机械上支撑电机，它的组成部分有主磁极、换向极、机座、端盖和轴承等，电刷也用电刷座固定在定子上。转子的作用是产生感应电势或产生机械转矩以实现能量的转换，3.1直流电机的基本结构和工作原理它的组成部分有电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴、风扇等。图3.1所示的为直流电机结构，图3.2所示的为二极直流电机的剖瓦图。现分别介绍如下：转子的作用是产生感应电势或产生机械转矩以实现能量的转换，它的组成部分有电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴、风扇

3、等。图3.1所示的为直流电机结构，图3.2所示的为二极直流电机的剖面图。现分别介绍如下：3.1直流电机的基本结构和工作原理3.1直流电机的基本结构和工作原理3.1直流电机的基本结构和工作原理1.主磁极主磁极包括主磁极铁心和套在上面的励磁绕组，其主要任务是产生主磁场。磁极下面扩大的部分称为极掌，它的作用是使通过空气隙中的磁通分布最为合适，并使励磁绕组能牢固地固定在铁心上。磁极是磁路的一部分，采用1.0~1.5mm的钢片叠压制成。励磁绕组用绝缘铜线绕成。3.1直流电机的基本结构和工作原理2．换向极换向极用来改善电抠电流的换向性能。它也是由铁心和绕组构成，用螺杆固定在定子的两个主磁极的中

4、间。3.机座机座一方面用来固定主磁极，换向极和端盖等，并作整个电机的支架用地脚螺钉将电机固定在基础上，另一方面也是电机磁路的一部分，故用铸钢或者是钢板压成。3.1直流电机的基本结构和工作原理4.电枢铁心电枢铁心是主磁通磁路的一部分，用硅钢片叠成，呈圆柱形，表面冲了槽，槽内嵌放电枢绕组。为了加强铁心的冷却，电枢铁心上有轴向通风孔，如图3.3所示。5.电枢绕组电枢绕组是直流电机产生感应电势及电磁转矩以实现能量转换的关键部分。绕组一般由铜线绕成，包上绝缘后嵌入电枢铁心的槽中，为了防止离心力将绕组甩出槽外，用槽楔将绕组导体楔在槽内。3.1直流电机的基本结构和工作原理6.换向器换向器的作用对

5、发电机而言是将电枢绕组内感应的交流c电动势转换成电刷间的直流电动势。对电动机而言，则是将外加的直流电流转换为电枢绕组的交流电流，并保证每一磁极下，电枢导体的电流的方向不变，以产生恒定的电磁转矩。换向器由很多彼此绝缘的铜片组合而成，这些铜片称为换向片，每个换向片都和电抠绕组连接。图3.4所示的是换向器的结构图。3.1直流电机的基本结构和工作原理7.电刷装置电刷装鬣包括电刷及电刷座，它们固定在定子上，其电刷与换向器保持滑动接触，以便将电枢绕组和外电路接通。3.1.2直流电机的基本工作原理任何电机的工作原理都是建立在电磁力和电磁感应这个基础上的，直流电机也是如此。为了讨论直流电机的工作原

6、理，可把复杂的直流电机结构简化为罔3.5和图3.6所示的工作原理图。电机具有一对磁极，电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别联在两个换向片上，换向片上压着电刷A和B。3.1.2直流电机的基本工作原理3.1.2直流电机的基本工作原理直流电机作为发电机运行(图3.5)时，电枢由原动机驱动而在磁场中旋转，在电枢线圈的两根有效边(切割磁力线的导体部分)中便感应出电动势e。显然，每一有效边中的电动势是交变的，即在N极下是一个方向，当它转到S极下时是另一个方向。3.1.2直流电机的基本工作原理但是，由于电刷A总是同与N极下的有效边相联的换向片接触，而电刷B总是同与S极下的有效边相联的换向片接触，因

7、此，在电刷间就出现一个极性不变的电动势或电压。换向器的作用在于将发电机电枢绕组内的交流电动势变换成电刷之间的极性不变的电动势。3.1.2直流电机的基本工作原理当电刷之间接有负载时，在电动势的作用下就在电路中产生一定方向的电流。直流电机作电动机运行(图3.6)时，将直流电源接在电刷之间而使电流通入电枢线圈。电流方向应该是这样的：N极下的有效边中的电流总是一个方向，而S极下的有效边中的电流总是另一个方向，这样才能使两个边上受到的电磁力的方向一致，电枢因而转动。3.1.2直