教案2直流电动机结构、原理、运行特性

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1、第二章机电传动系统的驱动电动机第一节直流电动机第二节交流异步电动机第三节伺服电动机第四节力矩电动机第五节步进电动机第六节其他型式的电动机第二章机电传动系统的驱动电动机1、机械设备的控制系统按系统的组成原理分为？2、电动机可分为哪两大类？直流电机由哪两部分组成？各自又包括哪些部分？3、直流电机的工作原理？电刷和换向器的作用？4、电磁转矩的公式？反电动势的公式？上节回顾直流电动机结构第二章机电传动系统的驱动电动机定子（静止部分）主磁极、电刷装置、机座、端盖。第二章机电传动系统的驱动电动机转子（转动部分、电枢）转轴、电枢铁心、电枢绕组、

2、换向器。第二章机电传动系统的驱动电动机直流电动机原理第二章机电传动系统的驱动电动机根据左手定则，当保持同一极性下导体电流方向不变，则导体所受电磁力的方向是同一方向不变,从而圆周导体电磁力对转轴所形成的电磁转矩方向是一恒定方向的电磁转矩。电磁极的产生及极性、磁场方向。把直流电能转换为机械能（电磁极）。导体电磁力：ffRNS第二章机电传动系统的驱动电动机在磁场作用下，N极性下导体ab（红色）电流由a到b，受力方向从右向左，S极下导体cd（绿色）电流方向由c到期d，受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩

3、时，电机转子逆时针方向旋转。转到90度时，导体无电流、磁场力为零，转矩恒为零。把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将有电流流过。如右图。原理3原理2原理1当电枢旋转到右图所示位置时，原N极性下导体ab（红色）转到S极下，电流方向由b到a（与原来相反），受力方向从左向右，原S极下导体cd（绿色）转到N极下，电流方向由d到c（与原方向相反），受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。电磁转矩aTaIKIapNTF=F=p2电枢绕组中有电枢

4、电流流过时,在磁场内受电磁力的作用，该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。大小：Ia—电枢电流Φ—磁通（Wb）KT—转矩结构常数性质:电动机—起驱动作用(与转速方向相同)；发电机—起制动作用(与转速方向相反)。直流电动机的电磁转矩和感应电势感应电动势电枢旋转时,电枢绕组与磁场的相对运动产生感应电势，运动的电枢绕组在主磁场中感应的电动势简称电枢电动势。右手定则判断感应电势方向（前面图）。大小:nKnapNEEaF=F=60性质:发电机—起电源电势作用(与电枢电流同方向),电动机—起反电势作用(与电枢电流反方向).n—电机转速Φ—磁通（

5、Wb）KE—电势结构常数apNp2TK=pN=TKap2apN=60KE=pNa60=KETKap2=a60KETK=9.55KE转矩结构常数与电势结构常数的关系直流电动机的反转根据电动机左手定则，要改变通电导体电磁力的方向，只要将磁场的方向或将导体电流的方向改变即可。第二章机电传动系统的驱动电动机第一节直流电动机直流电动机运行特性直流电机的可逆运行和励磁方式：可逆运行：一台直流电机既可做发电机，也可做电动机，当有外力拖动电枢导体运动，导体与磁场有相对运动产生感应电势向外供电，是发电机。当外电源向电枢导体供给电流，通电导体在电磁力

6、作用下而运动，是电动机。励磁方式：他励：第二章机电传动系统的驱动电动机并励：串励：复励：II第二章机电传动系统的驱动电动机他励直流电动机稳态运行电动势平衡方程电动机：励磁回路方程：转矩平衡方程T2—输出转矩TL—负载转矩输出转矩平衡负载转矩T0—空载转矩第二章机电传动系统的驱动电动机功率平衡方程输入功率平衡于电磁功率与铜耗电磁功率平衡于空载功率与输出功率：第二章机电传动系统的驱动电动机效率总损耗PcufPcuaP0=Pm+PFeP1=UIaPe=EaIa=TΩP2=T2Ω能量流程图第二章机电传动系统的驱动电动机直流电动机的工作特性

7、U=UN=常数If=IfNn、T、η=f（P2），因实际中，P2难测到，而Ia容易测到，所以变为f（Ia）。转速特性（定义、公式、性质、图）aEaEEaIKRKUKEnF-F=F=)(aIfn=)(aIfT=aTaIKIapNTF=F=p2转距特性（定义、公式、性质、图）第二章机电传动系统的驱动电动机效率特性（定义、性质、图）可变损耗Pcua=不变损耗PCUf时效率最高直流电动机的效率约在0.75-0.94之间小结：1.直流电动机是将直流电能转换为机械能。2.直流电机是由定子和转子（电枢）两大部分组成，定子部分主要用于产生磁场和作

8、为电机的机械支撑，转子主要用于产生电磁转矩以拖动机械负载。3.直流电动机是通过电磁感应的作用产生电磁转矩，电机转动后，运动的电枢导体切割磁力线产生感应反电动势，对电动机来说，感应电势是电机吸收电功率实现能量转换的必要条件。4.其原理是依靠换向器与电