电工技术基础 教学课件 作者 曾令琴 胡修池 第6章 .ppt

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1、第6章直流电动机6.1直流电动机的结构原理6.2直流电动机的基本工作原理6.3直流电动机的机械特性6.4直流电动机的控制学习目的与要求熟悉直流电动机的结构组成、工作原理和分类；了解其铭牌数据；理解直流电动机的运行特性及各类直流电动机的机械特性情况；熟悉直流电动机的起动、制动、调速等概念及控制原理；了解直流测速发电机和直流伺服电动机的特殊用途。6.1直流电动机的结构原理直流电机是电机的主要类型之一。近年来，与电力电子装置结合而具有直流电机性能的电机不断涌现，使直流电机大有被取代的趋势。尽管如此，直流电机仍有一定

2、的理论意义和实用价值。1.直流电机的结构组成直流电机结构组成图直流电机主要由定子、转子两大部分组成。(1)定子定子主要有：机座、主磁极、换向极和电刷装置四部分。机座既可用来作为安装电机所有零件的外壳，又是联系各磁极的导磁铁轭。主磁极是一个电磁铁，由主极铁心和主极线圈两部分组成。换向极又称为附加极，装在两个主极之间，用来改善直流电机的换向。直流电机通过电刷与换向器表面的滑动接触，把转动的电枢绕组与外电路相连。(2)转子转子主要有：转轴、电枢铁心、电枢绕组和换向器四部分。转轴用来传递转矩，一般用合金钢锻压而成。电

3、枢铁心是电机磁路的一部分，是承受电磁力作用的部件。电枢绕组的作用是产生感应电势和通过电流产生电磁转矩，实现机电能量转换。换向器是直流电机的结构特征，其作用是机械整流。每一台直流电机上面都有一块铭牌，上面标注各种额定数据，说明该直流电机的型号、规格、性能，是用户合理选择和正确使用直流电机的依据。2.直流电机的铭牌数据铭牌数据都是生产厂家根据国家标准要求，设计和试验所得的一组反映电机性能的主要数据。额定功率指直流电机按规定工作方式运行时，能向负载提供的输出功率。直流电动机的额定功率是指电动机转轴上输出的有效机械功

4、率。单位为千瓦（kW）。（1）额定功率指额定输出时电机接线端子间的电压。单位为伏【V】。（2）额定电压指电机按照规定的工作方式运行时，电机绕组允许流过的最大安全电流。单位为安【A】。（3）额定电流指电机在额定电压、额定电流和额定输出功率时，直流电机的旋转速度。单位为转/分【r/min】。（4）额定转速此外，直流电机的额定数据还有工作方式、励磁方式、额定励磁电压、额定温升、额定效率等。额定值是选用或使用电机的主要依据，一般希望电机按额定值运行。但实际上，电机运行时的各种数据可能与额定值不同，它们由负载的大小来确

5、定。若电机的电流正好等于额定值，称为满载运行；若电机的电流超过额定值，称为过载运行；若比额定值小得多，称为轻载运行。长期过载运行将使电机过热，降低电机寿命甚至损坏；长期轻载运行使电机的容量不能充分利用。两种情况都将降低电机的效率，都是不经济的。故在选择电机时，应根据负载的要求，尽可能使电机运行在额定值附近。一台Z252型直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=13kW，UN=220V，ηN=0.86，nN=3000r/min。试求该直流电动机的P1N，IN和TN。根据已知铭牌数据，可求得额定输入功率为额定电流为额

6、定电磁转矩为直流电机的定子都包含哪几部分？各部分作用如何？何谓直流电机的铭牌数据？其中的额定功率，是电功率还是机械功率？在直流电动机中，电枢所加电压已是直流，为什么还要加装换向器？如果直流电机没有换向器，还能转动吗？想想练练直流电机的转子都包含哪几部分？各部分作用如何？6.2直流电动机的基本工作原理直流电动机的工作原理也是建立在电磁力和电磁感应的基础上。图中N和S为直流电机的一对定子磁极；电枢绕组用一个单匝线圈来表示；线圈的两个引出端分别联在两个换向片上，换向片上压着电刷A和B。1.直流电动机的基本工作原理U

7、+_NSAB工作原理当直流电动机电枢绕组与直流电源连通时，根据左手定则可判断出两个线圈有效边在磁场中所受电磁力的作用，两电磁力对轴形成一个力矩，在电磁力矩的作用下，电枢便按顺时针方向旋转起来。FIiFn直流发电机的工作原理动画当线圈由N极位置转动到S极下时，线圈中流过的电流方向必须随之发生改变，才能保证电磁力的方向不变。实现这一过程的元件是换向器。电枢绕组的每一匝都与换向片相连，电枢转动时，换向片随着电枢一起转动，外加电压的电流则通过压紧在换向器上的电刷流入电枢绕组内，由于两个电刷的位置不变，所以N极下有效边

8、转到S极下时电流流向随之改变，即虽然电源供出的是直流电，但由于电刷、换向器的作用，流入电枢中的电流是交变的。直流电动机的工作原理动画直流电动机中的反电动势电动机电枢在磁场中受力转动，转动过程中要与定子磁极的磁场相切割而感应电动势，电动势的方向可由右手定则来判断，感应电动势产生的电流显然与电源提供的电枢电流方向总是相反的，因此把这个感应电动势称为反电动势。直流电机的电磁转矩可表示为：直流电动机的电磁转