参赛作品 电动机及其控制

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1、电动机及其控制参赛选手：***第一章直流电动机及其控制1.1直流电机及其基本结构第一篇电动机及其控制第一章直流电动机及其控制1.1直流电机及其基本结构一、概述应用：1高精度位置伺服系统；2大转矩设备，如轧钢机、电气铁道牵引机、起重机械等；3高精度速度控制系统；4航天器及其它只有直流电源的场合。优点：1)调速范围宽，可稳定运行的速度范围大；2）转矩大；3）控制方法简单，控制装置可靠性高。缺点：费工费料，造价贵，运行时换向器需要经常维修，寿命较短（350～400h）。特殊点：二、结构按运动状态：定子和转子两部分。按功能：磁极、电枢绕组、换向器和电刷三

2、部分。磁极在定子上，电枢绕组在转子上。换向器在转子上，电刷在定子上。1.磁极和定子铁心功能：产生磁场电磁式直流电机：用直流电产生恒定磁场，应用：功率大的场合，中、大型电机。永磁式电机:由永磁体产生恒定磁场。优点：体积小，重量轻，结构紧凑。缺点：磁场弱。应用：微型和小型电机。2.电枢绕组和电枢铁心电枢绕组：电磁转矩和发电机的电势。电机的中枢和枢纽。电枢绕组的制造方法把带绝缘的铜导线预制成形，在铁心糟内放好绝缘层后将绕组嵌入。每个绕组元件的两个端头（引出线）按着一定的规律接到换向器上。直流电枢绕组本身自成闭合回路。3.换向器和电刷装置换向器在转子上。

3、电刷在定子上。功能将电刷上的直流变为绕组内部的交流。三、图形符号1.2电机中的磁性材料1.2.1铁磁物质能产生磁场，在磁场中受力作用。铁磁性物质特点1）磁导率大，是真空磁导率0的2000～6000倍。2）不是恒量，随磁场强度H变化。3）存在一个临界温度——居里点，高于此温度时，磁导率降到真空磁导率。Br：剩磁磁密（简称剩磁）Hc：矫顽磁力。去磁曲线或退磁曲线：磁滞回线在第2象限或第4象限的部分。软磁材料：磁滞回线狭窄，磁导率高。如硅钢片、纯铁、铸钢等。常用来作电机、变压器的铁心。硬磁材料：矫顽磁力大，磁滞回线宽。常用作永磁体。B的变化滞后于

4、H的变化。磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化时将要发热，引起的损耗。磁滞损耗与频率f成正比，磁滞回线的面积越大，磁滞损耗也越大。涡流损耗：铁磁材料处于交变的外磁场中时，铁心中还会产生涡流，涡流在铁心中引起的热损耗。铁心采用片状的并有绝缘薄膜的材料叠压而成，就是为了减少涡流损耗。铁心损耗（铁耗）：磁滞损耗加涡流损耗。单位质量的铁耗：1.2.3永磁材料的工作点永磁材料的工作点（磁铁工作点）:在B-H坐标图上，表示永磁电机的磁极中B和H的点。1.2.3永磁材料的工作点纯永磁磁路的工作点1.2.3永磁材料的工作点磁路有气隙1磁路有气隙1工作点

5、是K，直线OK与退磁曲线（或恢复直线）的交点，气隙越大，直线OK与横轴的夹角越小。磁路有气隙2工作点是K2或K3，直线OK2或OK3与退磁曲线（或恢复直线）的交点。其它去磁因素同样使夹角减小。如，磁路有气隙2还其它去磁因素，如，电枢电流，工作点为铝镍钴（AlNiCo）电机拆卸时的去磁问题。拆除转子时，若无保磁环，永久退磁。1.2.4常用的永磁材料铝镍钴（AlNiCo）：剩磁高，容易去磁。铁氧体：价低，剩磁低。稀土类：磁性能优良。钐钴类贵。钕铁硼（NdFeB）应用广，居里点低。1.3直流电机工作原理1.3.1电磁力定律和电磁感应定律电磁力定律

6、大小：方向：左手定则电动机产生转矩的条件：同性磁极下电流相同。异性（相邻）磁极下电流相反。直流电机要保持恒定方向转矩的条件：每个磁极下导体的电流方向应保持不变。电磁感应定律大小：方向：右手定则1.3.2直流电动机的工作原理一、模型电机换向器的作用：导体从一个磁极转到相邻的异性磁极时，改变导体电流方向，保持每个磁极下电流方向不变，使电机连续转动。转角范围小，不用换向器。改变电刷电压的极性。存在的问题：转矩小，波动大。原因：匝数少（1匝），磁路是空气，磁密低。二、环形绕组的直流电动机环形铁心，多绕组。两条支路。存在的问题：1）环形铁心内部无磁场，内部

7、导体不受电磁力，铜的利用率低。2）制造困难，工艺性和经济性不好。三、鼓形绕组1.5直流电动机的特性与控制方法直流电动机的接线1.5.1直流电动机的基本关系式一、电磁转矩与电枢反电势一根导线受力一根导线的电磁转矩各导线转矩相加可得直流电机的电磁转矩为1.5.1直流电动机的基本关系式一、电磁转矩与电枢反电势直流电机的电磁转矩为当磁通Φ为常值时该式可写为Kt——转矩灵敏度，或称转矩系数电枢反电势由电磁感应定律，一根导线的电势各导线电势相加可得电枢绕组感应电势为电动机中称为电枢反电势Ke：反电势系数采用国际单位制（SI）二、转矩平衡方程式由转子受力图和力

8、学定律动态转矩平衡方程式动态：静态转矩平衡方程式三、电压平衡方程式电枢绕组有自感和电阻，转动时电枢中又有感应电势，称电枢反电势，因此电枢