电机学第2章 直流电机

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1、第二章直流电机学习指导学习目标与要求1．直流电机的电枢绕组的连接规律2．直流机的电枢反应3.电枢绕组电动势及枢绕组电磁转矩的计算公式4．直流发电机电压方程式、电磁功率及电磁转矩关系5．直流发电的自励条件6．直流电动机的电压方程、功率及转矩关系7．它励、串励直流电动机的机械特性8．直流电动机起调速的方法学习重点1.电枢绕组电动势及枢绕组电磁转矩的计算公式2．直流发电机电压方程式、电磁功率及电磁转矩关系3．直流电动机的电压方程、功率及转矩关系4．并直流电动机的机械特性5．直流电动机起调速的方法学习难点1．直流电机的电枢绕组的连接规律2

2、.1直流电机的工作原理和基本结构2.1.1电流电机的工作原理1、直流电动机的工作原理我们首先分析一个简单的物理模型，图中N.S是一对磁铁,它可以是永久磁铁,也可以为电磁铁，所谓电磁铁就是在磁极铁心上绕上励磁线圈且通入直流，便产生固定的极性。两极间装一转动的线圈，当线圈abcd中通入直流电流，此时载流导体在磁场受到力的作用，根据电磁力定律力的大小为f=bli方向由左手定则判断，在力的作用下使线圈按逆时针方向旋转，当线圈转过180度后,所产生的电磁转矩变成顺时针方向了，所以这种物理模型不能作连续运转.要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩

3、.关键在于旋转过程中应保持每极下导体中甸柳的方向不变，即流过线圈中的电流方向及时的加以变换，即进行所谓”换向”，为此必须增加换向器装置.换向器由互相绝缘的换向片构成,装在轴上与电枢一同旋转,换向器又与两个固定不动的电刷B1、B2相接触，这样当直流电压加于电刷时，换向器的作用使外电路的直流电流改为线圈内的交变电流，这种换向作用称为逆变，以保证每极下导体中所流过的电流方向不变,从而使电机连续的旋转，这就是直流电动机的工作原理。2、直流发电机的工作原理直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电势靠换向器的作用，从电刷端引出时为直流

4、电势的原理，如上图所示模型中,电刷上不加直流电压，用原动机拖动电枢按逆时针方向旋转,根据电磁感应定律导体ab和cd分别切割不同极下的磁力线而感应电势eBl=v(2-1)δ方向由右手定则判定整个线圈的电势.eBl=2vad当电枢逆时针转过180度时,线圈边中和整个线圈电势反向,随着电枢的旋转线圈中感应出交变电势，而在电刷两端的电势却为直流电势。由于换向器的作用,电刷B1通过换向片所引出的电势始终是切割N极磁力线的线圈中的电势，因此B1始终是正极性，同理B2始终是负极性.所以电刷端引出方向不变,但大小变换的脉振电势,这就是直流发电机的

5、工作原理.3、直流电运机行的可逆性从以上对直流发电机和直流电动机的分析可看出一台直流电机即可作为发电机运行,也可以作为电动机运行,只是外界条件不同而已.一个是输入机械能,一个是输入电能,这种既能作发电机运行,又能作电动机运行的原理,在电机理论中称为可逆原理.4、脉的小动减为了减小电枢感应电动机和电磁转矩的脉动,实际的电枢绕组由许多线圈串联而成.脉动可减小下图为3个线圈产生的电动势之和.可见其脉动程度较1个线圈大大减小,电磁转矩的情况与电势类似,实际的一台直流电机,每极下线圈很多,则作为发电机运行可获得直流电势.2.1.2直流电机的

6、基本结构电机是由两大部分组成1、静止部分——定子2、旋转部分——转子1、直流电机的定子（1）主磁极主磁通的作用是建立主磁场。主磁极由主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组组成它的，铁心是由1～1.5mm厚的钢板冲片叠压紧固而成。极靴的作用是使主磁通在过气隙时分布的更合理并且固定励磁绕组。（2机座其作用一是作为磁路的一部分，二是固定主极，换向极和端盖。通常是用铸钢或厚钢板焊成，机座中有磁通通过的部分称为磁轭。（3）换向极换向极装在两极之间。其作用是用来改善换向，也是由铁心和绕组组成，换向极绕组与电枢绕组串联。（4）电刷装置电刷装置是电枢电

7、路的引入（或引出）装置，通过它可以把电机旋转部分的电流引出到静止的电路里，它与换向器配合才能使电机获得直流电机的效果。2、直流电转机的子（1）电枢铁心电枢铁心即是主磁路的组成部分,又是电枢部分绕组的支撑部件.为减少电枢铁心内的涡流损耗,铁心一般采用0.5mm厚的DR530或DR510的硅钢片叠压而成.（2）电枢绕组.电枢绕组叠放在电枢铁心的槽内,是由按一定规律联接的线圈组成.它是直流电机的电路部分.上、下层之间及线圈与铁心之间都要有绝缘,槽口处用槽楔压紧.（3）换向器换向器也是直流电机的重要部件，在发电机中可将电枢绕组中交变的电流

8、转换成电刷上的直流，起整流作用，而在直流电动机中将电刷上的直流变为电枢绕组内的交流，即起逆变作用。换向器由许多换向片组成，片间用云母绝缘，电枢绕组的每个线圈的两端分别接到两个换向片上.2.1.3直流电机的额定值每台直流电机绕组的机座都有一个铭牌,上