电力拖动基础教案——直流电动机原理(中职教育)

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1、电力拖动基础教案电力拖动：用电动机作为动力的拖动。学习目的：运动控制、自动控制的直接基础

2、—过程自动化自动化一电气」一单机自动化I—开环自动控制非电气I闭环自动控制学习内容：交宜流电动机的运行原理、起动、调速、制动运行控制方法。第一章直流电动机原理电动机是工业口动化和电气化设备中最基本也是最重要的部件Z-,不难列出许多电动机的应用例了：洗衣机、洗碗机、抽油烟机、录像机、VCD、随身听、计算机锁件中的软骡、硬盘、散热风扇、各种金属加工机床的拖动等等。电动机根据它使川的电源可分为交流和直流两大类。其中直流

3、电动机山于其在控制性能方而的优势，在20世纪70年代以询一直在控制要求较高的电力拖动领域占踞主导地位，近年来虽然这种情况因交流电动机控制技术的巨人进步已有很人改变，但有流电动机在近代T•业屮的地位仍然I•分重要。例如在一辆豪华轿乍中就使用了多达80多台的直流电动机作各种辅助自动控制的驱动。因此，学习直流电动机的工作原理，掌握对它的控制方法，仍然是十分必要的。§1-1直流电动机的基本工作原理、结构和额定数据•、基本原理两个重要公式:法拉第电磁感应定律一发电机原理：e=Blv有效长度为I的导体以线速度V在

4、磁通密度为B的磁场中运动时，导体内将产生感应电动势e,若B、1、v在空间相互垂直，则e的大小等于三者的乘积，方向由右手定则确定。E为媒介，机一电转换数学描述。安培力定律一电动机原理：F=Bli有效长度为I并载有电流i的导体在磁通密度为B的磁场屮吋，导体上将受到电磁力F的作用，若B、1在空间相互垂直，则F的大小等于三者的乘积，方向由左手定则确定。B为媒介，电一机转换数学描述。直流电动机的物理模型线圈电枢气隙特点：每个磁极下的线圈元件边中电流方向固定不变。原动机特点：电枢旋转方向不变时，电刷上的电压极性恒

5、定。n+OTQN发电机模型•同一直流电机即可作发电机运行，也可作电动机运行，关键在输入功率的性质；・发电机原理和电动机原理总是同时出现的。••发电：输出电功率同时导体元件屮产生电流依电动机原理产生反转矩；平衡原动机拖动转矩，使发电机转速稳定。••电动：轴上输出机械功率同时导体元件在主极下运动产生反电动势。平衡外加电源电压，限制导体元件电流和电动机电磁转矩，平衡负载转矩，使电动机转速稳定。二、基本结构1、主磁极2、电枢绕组3、电枢铁心4、换向器5、换向极6、电刷装置7、机座三、直流电动机的额定参数•额定

6、电压Un：额定工况下加在电枢绕组上的工作电压。(V、kV)•额定电流In：额定工况下长期运行的最大电枢电流。(A)•额定功率Pn：额定工况下电机轴上允许长期输出的最大机械功率。(W、kW)Pn~UNINr

7、NnN：额定工况下直流电动机的工作效率。•额定转速Dn：额定工况卜电动机的运行速度。(r/min)••额定转矩Tn：额定工况下电动机轴上的输出转矩。(N-m)Tn=9550黑；P”的单位为kW。nN§1-2直流电动机的结构特征与工作特性物理概念和定律的复习:1、磁感应强度(磁通密度)B[Wb/m2]

8、:单位截面积上的磁通，描述磁场强弱及方向。B与产生它的电流(励磁电流)之间的关系用毕奥(Biot)—萨伐(Savart)—拉普拉斯(Laplace)定律描述：设在载流导线上沿电流方向取线元d/，其屮通过电流强度为Io电流元Id/在真空中给定点P所产生的磁感应强度dB的大小和I、d2及线元到P点的矢径/•间的夹角（d/Z）的正弦成正比，和由线元到P点的距离的平方/成反比:dB—jLiIdlsin(dl.r)4砒2方向垂直于由线元和矢径所决定的平面，指向由右手螺旋法则确定。磁感应强度服从叠加原理：某一给定

9、的电流分布在空间某点所产生的磁感应强度等于组成这电流分布的各电流元分别地在这同一点上所产生的磁感应强度的矢量和。磁力线方向与电流方向满足右手螺旋关系。2、磁感应通量（磁通）e［Wb］：穿过某截面S的磁感应强度B的通量4）=J$B•dS在均匀磁场中，如果截面S与B垂直，则e=Bs3、磁场强度H［安培/米］:计算导磁物质中的磁场用辅助物理量：B=

10、1HU:导磁物质磁导率。空气的磁导率为卩0。铁磁材料的卩》卩0（几千〜几万倍）。4、安培环路定律：磁场强度矢量H沿任何闭合路径的线积分等于该回路所坏链的所有电流

11、的代数和：$1OS2-3<2*

12、*•刃=工/=b、H"1+'.H・dl+・dl=NI设各段磁路中磁通均匀分布，/为磁路平均长度，则上式简化为：2^=2M或YUm=YF其中U加=HI称为该段磁路的磁压；F=NI称为磁通势（磁势）。N为线圈匝数5、磁路欧姆定律：。"工_石_石或卩訓心“S/其中定义磁阻为：Rm结构特征—主极（定了）〉电枢（转子）-换向极-换向片、电刷►换向一、主磁极与主极磁场定子磁馳四极育流电机空载时磁场示意图上磁极：套装有励磁绕纟R的电磁铁