直流电机工作原理及特性

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1、第3章直流电机的工作原理及特性教学内容3.1直流电机的基本结构和工作原理3.2直流发电机3.3直流电动机的机械特性3.4直流他励电动机的启动特性3.5直流他励电动机的调速特性3.6直流他励电动机的制动特性教学安排本章安排8个学时授课，直流电机的基本结构和工作原理、直流发电机2个学时，直流电动机的机械特性2个学时，直流他励电动机的启动特性和调速特性2个学时，直流他励电动机的制动特性2个学时。采用多媒体教学。知识点及其基本要求1．了解电磁感应、电磁力、电动势、反电动势、电磁转矩等基本概念，了解直流电机的基本结构和工作原理、

2、直流发电机的励磁方式，掌握电动势和电磁转矩的计算公式。2．了解并掌握他励电动机机械特性的一般表达式、固有机械特性的计算和绘制，了解并掌握他励电动机外串电阻、改变电枢电压、改变磁通时人为特性的特点、计算和绘制，了解串励电动机机械特性的一般表达式和特点。3．了解启动直流他励电动机的两种方法：降压启动和在电枢回路串接电阻启动，及两种启动方法的优缺点。4．了解调速和速度变化两种概念，掌握直流他励电动机三种调速方法（改变电枢电路个串电阻、改变电枢电压和改变主极磁通）的特点及适用场合。5．了解电动与制动、制动与自然停车、稳定的制动

3、状态和过渡的制动状态等概念，了解反馈制动、反接制动、能耗制动的概念、实现方法、特点和适用场合。重点和难点重点:1．机械特性是分析启动、调速和制动特性的依据，所以机械特性是电动机内容的重中之重；2．他励直流电动机的启动特性；3．他励直流电动机的调压调速特性。难点:本章较难理解的内容是电流、电势的换向过程和电动机的制动过程；电动机在各种运转状态下电磁转矩TM、负载转矩TL、转速n、电枢电流Ia和电势E等符号的确定。教学设计***************************************************

4、****************************第1次课*******************************************************************************1．展示直流电机结构图，介绍直流电机基本组成部分和各部分功能。定子：定子是电机的静止部分，主要用来产生磁场。它主要包括：主磁极、换向极、电刷装置、机座和端盖。18/18转子：转子是电机的转动部分，转子的主要作用是感应电动势，产生电磁转矩，使机械能变为电能（发电机）或电能变为机械能（电动机）的枢纽。它主

5、要包括：电枢、换向器、转轴。气隙：在小容量电机中，气隙为0.5～3mm。气隙大小对电机运行性能有很大影响。2．首先介绍电磁感应现象、电磁力等概念，然后介绍直流电机的工作原理。（1）电磁感应现象闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。18/18B---磁感应强度v---速度e---感应电势I---感应电流右手螺旋定则（2）电磁力：载流导体在磁场中受到的力称为电磁力。B---磁感应强度I---感应电流f---电磁力左手定则（3）直流发电机工作原理Ke—电势常数E—电枢电

6、势（V）φ—主极磁通（Wb）n—电枢转速（r/min）18/18（4）直流电动机工作原理Kt—转矩常数9.55KeIa—电枢电流（A）（5）电枢反电势电机运行方式E和Ia的方向E的作用T的性质转矩之间的关系发电机电动机相同相反电源电动势反电动势阻转矩驱动转矩T1=T+T0T=TL+T0（6）可逆性原理如果从轴上输入机械功率，电机作发电机运行，向外输出直流电能。如果从电刷上输入电功率，电机即作电动机运行，向外输出机械功率。这种同一台电机在不同的外界条件下作发电机或电动机运行的原理，称为电机的可逆性原理。3.总结他励直流电

7、动机的一些基本方程式。（1）电压平衡方程式（2）转矩平衡方程式T——电磁转矩直流他励电动机原理电路图T0——空载转矩TL——负载静阻转矩（3）功率平衡方程式电压平衡议程式两边同乘Ia得UIa——电源输入功率Eia——电枢反电势从电源吸收的电功率Ia2Ra——电枢铜损耗电磁功率PM=EaIa=KeΦIa=Tω（表明电动机从电源吸收的电功率全部转换成了机械功率Tω）因此输入功率18/18P1=PM+PacuPM=P0+P2P0=Pm+PFe其中PM——电磁功率Pacu——铜损耗P0——空载损耗Pm——机械损耗PFe——磁滞

8、损耗和涡流损耗（简称铁损）4．简单介绍直流电动机的额定数据直流电机按照国家标准及电机设计和试验数据规定的电机运行条件和运行状态运转时，其运转工况称为电机的额定运行情况。在额定条件下，电机各物理量的保证值称为电机的额定数据或额定值。直流电机的额定值一般有：PN（Kw），UN（V），IN（A），nN（r/min），IfN（A）额定功率