电机拖动基础电力拖动系统动力学

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1、第三章直流电机原理直流永磁有刷电机3.1直流电机的用途及基本工作原理3.1.1直流电机的用途3.1.2直流电机的基本工作原理3.1.1直流电机的用途直流电机的用途作电源用：直流发电机(逐渐被电力电子整流装置取代)作动力用：直流电动机(用于对调速要求高的机械)控制系统测量元件：直流测速发电机控制系统执行元件：直流伺服电动机直流电动机的优势调速范围广，且易于平滑调速。直流电机的缺点换向问题（机械换向、电子换向）永磁直流电动机3.1.2直流电机基本工作原理AB直流电机物理模型直流电机的物理模型如图所示。线圈在磁场中旋转，线圈的两条边分别与两个彼此绝缘而且与线圈同轴旋

2、转的铜片连接，铜片上又各压着一个固定不动的电刷。电刷换向片一.直流电动机原理IaEaT1.电源正接换向片A，电源负接换向片B电流：由A流进，由B流出；电磁转矩：方向逆时针；线圈感应电动势：A为高电位，B为低电位。2.线圈逆时针旋转——电源正接换向片B，电源负接换向片A电流：由B流进，由A流出；电磁转矩：方向逆时针；线圈感应电动势：B为高电位，A为低电位。AB结论：线圈内部电流Ia交变，感应电动势Ea交变，且与电流方向相反，电磁转矩T方向不变。二.直流发电机原理IaEaT1T1.原动机提供机械转矩T1，带动线圈逆时针旋转，当换向片A接电刷A’，换向片B接电刷B’

3、时线圈感应电动势：A为高电位，B为低电位；电流：由A流出，由B流入；电磁转矩：方向顺时针；2.原动机提供机械转矩T1，带动线圈逆时针旋转，当换向片A接电刷B’，换向片B接电刷A’时线圈感应电动势：B为高电位，A为低电位；电流：由B流出，由A流入；电磁转矩：方向顺时针；BA结论：线圈内部电流I交变，感应电动势Ea交变，但电刷电动势方向不变，电磁转矩T方向与T1相反。三.直流电机工作原理的特点1.直流电机工作的关键部件是换向器和电刷。2.直流电机线圈内部的感应电动势和电流是交变的，由电刷引入或导出的电流是方向恒定的，线圈受到的电磁转矩是单方向的。3.直流电动机和直

4、流发电机的基本机构相同，带负载工作时，线圈内部都有感应电动势产生，线圈都会受到电磁转矩的作用，因此，直流电机是可逆的。3.2直流电机的主要结构与型号3.2.1主要结构3.2.2铭牌数据3.2.3国产直流电机的主要系列3.2.1直流电机主要结构直流电机的结构总体上包括定子和转子两大部分。定子——电机的静止部分转子——电机的运动部分，一般称为电枢其中，直流电机的关键结构包含：主磁极电枢绕组(线圈)换向器电刷一.定子部分1.机座——起到机械支撑作用，同时，又是构成直流电机磁路的一部分。因此，需要好的导磁性能和富余的机械强度，一般用铸钢或厚钢板制成。定子部分主要包括机

5、座、主磁极、换向极和电刷装置。2.主磁极在主磁极铁心上固定励磁绕组，产生磁场并使电枢表面的气隙磁密按一定形状在空间分布。主磁极铁心是由1~1.5mm的低碳钢板叠成。极身极靴机座主磁极励磁绕组3.换向极一般用于1kW以上的直流电机中，位置在两主极之间，帮助电枢换向并消除或减弱电枢反应。换向极铁心用整块钢或钢板绝缘后叠装而成，换向绕组一般由粗的扁铜线绕成，且与电枢绕组相串联。主极换向极4.电刷装置电刷：由石墨做成的导电块；刷握（刷盒）；刷杆支臂；刷辫：将电动势或电流引出或引入电机，由细铜丝编成。具有恒压弹簧的刷握和电刷二.转子部分转子部分主要包括电枢铁心、电枢绕组

6、、换向器、转轴及轴承、风扇等部件。转子主体如图所示。1.电枢铁心通常用0.5mm厚的低硅硅钢片或冷轧硅钢片叠成，片间用绝缘漆以减少损耗(涡流和磁滞损耗)。槽齿轴向通风孔轴孔2.电枢绕组用带绝缘的铜导线绕成一个一个的N匝线圈元件，嵌放在电枢铁心的槽中，各元件按一定的规律联结到相应的换向片上，全部这些元件就组成了电枢绕组。电枢绕组是直流电机的主要电路部分，是实现机电能量转换的关键部件。3.换向器由许多换向片（由铜料组成）组成。换向片之间彼此以云母片相互绝缘，全部又以云母环对地绝缘。三.端盖端盖把定子和转子连为一个整体，两个端盖分别固定在定子机座的两端，并支撑着转子

7、，端盖也有保护电机内部的作用。端盖直流电机整体结构图直流电机装配图四、电机的安装方式、轴伸个数、防护方式电机的安装方式：卧式，立式（价格稍高）轴伸：伸出到端盖外面与负载连接或安装测速装置的转轴部分。单轴伸（多数采用），双轴伸。电机根据不同的冷却和保护方式分为开启式、防护式、封闭式和防爆式。根据电机使用的环境不同，选择不同的防护方式。开启式无专门的防护装置，定子两侧和端盖上有通风口，靠转子本身在旋转时带动的空气来冷却。散热好，容易进灰尘、水滴和铁屑等杂质，只能在清洁、干燥的环境中使用。防护式用于中小型电机。机座下有通风口，垂直下落的异物不易进入电机内部；两端端盖

8、有进风口和出风口，转轴上装有风扇。端盖