电机学第20章直流电机的工作原理和基本结构

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1、第20章直流电机的工作原理和基本结构20.1直流电机的工作原理20.2直流电机的基本结构20.3直流电机的电枢绕组20.4电流电机的额定值20.5直流电动机的励磁方式NS20.1直流电机的工作原理1.直流电动机的工作原理NS＋U－＋U－电刷线圈边切割磁感线会产生什么？换向片直流电机模型产生旋转磁极半环形金属环支柱直流电机模型电刷转轴换向片直流电机模型转向电流方向换向片线圈磁极直流电流交流电流电磁转矩(拖动转矩)换向机械负载Φ旋转克服反电动势做功电磁关系NS2.直流发电机的工作原理NS－E＋－E＋输出直流电换向原动机感应电动势、电

2、流Φ电磁转矩（阻转矩）做功电磁关系直流电机的结构电枢20.2直流电机的基本结构1.主要部件(1)定子①主磁极②换向磁极③机座④端盖等直流电机的定子(a)主磁极(b)机座直流电机模型直流电机的定子更多的图片直流电机的定子装配图(2)转子（电枢）①电枢铁心②电枢绕组③换向器④转轴与风扇直流电机的转子(a)转子主体(b)电枢钢片直流电机的换向器电机装配图20.3直流电机的电枢绕组1、直流电枢绕组的构成电枢绕组元件两匝元件组成绕组的基本单元称为元件。元件有单匝的，也有多匝的。一个元件由两个元件边和端接线组成。元件边置于槽内称为有效边，

3、端接线置于铁心外，不切割磁场，仅起到连接作用。元件的一条有效边放在槽的上部，另一条有效边放在另一槽底部，每一槽内有上层和下层两个元件边构成双层绕组。元件首尾按一定规律接到不同的换向器片上，最后使整个绕组通过换向片连接成一个闭合回路。若电枢每槽上、下层只有一个元件边，则整个绕组元件数S应等于槽数Z，即S=Z。在大型电机中每槽上、下层包含u个元件，此时S=uZ.u为槽内一层嵌放的元件边数。通常把一个上层边和一个下层边在槽内所占的空间作为一个虚槽，故虚槽数为：Zi=S=uZ一个线圈内有两个元件（u=2）的绕组由于一个换向片与不同元件的

4、两个出线端相连接，所以换向片数K=S,则K=S=Zi2、直流电枢绕组的节距电枢绕组的连接规律是通过绕组的节距来表征的。（1）第一节距y1一个元件的两条有效边在电枢表面上所跨的虚槽数，称为第一节距，用y1表示。常采用短距绕组，可节省用铜。=整数（2）第二节距y2相串联的两个元件中，第一个元件的下层边与第二个元件的上层边在电枢表面所跨过的虚槽数，称为第二节距，用y2表示，也用虚槽数计算。（3）合成节距y相串联的两个元件对应边在电枢表面所跨过的虚槽数，称为合成节距。不同类型绕组的差别，主要表现在合成节距上。叠绕组元件在电枢上的联接波绕

5、组元件在电枢上的联接（4）换向片节距yk叠绕组指各极下元件依次连接，后一个元件总是叠在前一个元件上；波绕组指把相隔约为一对极下的同极性磁场下的相应元件串联起来，像波浪一样延伸。一个元件的两个出线端所连接的两个换向片之间所跨的距离，其大小用换向片数表示。（5）绕组的型式按照绕组的连接方法，电枢绕组可分为5种：单叠绕组，复叠绕组，单波绕组，复波绕组，蛙绕组（混合绕组）直流电枢绕组AB12345678AB1234876576548123AB结论：整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路。AB123456783、直流电枢绕组展开图eeee

6、eeee12348765AB直流电枢绕组电动机＋－E发电机＋－IaeeeeeeeeE两匝元件A12348765BIaNSNS12345678910111212356891112A1B1A2B2单叠绕组的展开图※并联支路对数：a=2。※电刷的中心线对着磁极的中心线。A1A2B1B2n36'47'58'11'810'79'6912'101'112'5'24'13'12单叠绕组的展开图NSNS12345678910111212356891112A1B1A2B2n※电刷的中心线对着磁极的中心线：①电刷之间的电动势最大。②被电刷短接的元件

7、电动势为零。※习惯称“电刷放在几何中心线位置”。磁极中心线几何中心线(1)额定电压UN发电机的UN：指输出电压的额定值。电动机的UN：指输入电压的额定值。(2)额定电流IN发电机的IN：指输出电流的额定值。电动机的IN：指输入电流的额定值。(3)额定功率PN发电机的PN：指输出电功率的额定值(UNIN)。电动机的PN：指输出机械功率的额定值(UNINηN)。20.4额定值(4)额定转速nN(5)额定励磁电压UfN(6)额定励磁电流IfN※额定状态：指U、I、P、n均为额定值的状态。※满载状态：指I=IN的状态。M20.5励磁方式

8、If+Ua－Ia+Uf－他励并励串励复励(1)直流电动机按励磁方式分类M+U－IIfIaM+U－IIaMIaIf+U－IG(2)直流发电机按励磁方式分类自励GIa+Ua－他励串励复励并励Ia+U－IfIGGIfIa+U－I+U－IfIIaIf+Uf－练习题*以课