汽车电工电子技术基础 教学课件 作者 万捷 第4章.ppt

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1、第4章电动机与发电机4.1直流电动机4.2汽车交流发电机4.3伺服电动机4.4步进电动机第4章电动机与发电机理解并掌握各种电机的结构和工作原理；了解直流电动机的分类、机械特性和反转、调速的方法；了解汽车交流发电机的励磁方式；掌握汽车交流发电机的型号命名方法；了解永磁电动机、步进电动机在汽车上的典型应用。本章要求:4.1直流电动机4.1.1直流电动机的结构主要由磁极、电枢和换向器部分构成。1.磁极用来在电机中产生磁场。分成铁心和励磁绕组。励磁式：铁心缠上绕组构成永磁式：由永久磁铁组成总目录上页章目录下页返回2.电枢也包括铁心和绕组（线圈）两大部分。是电机中产

2、生感应电动势的部分。铁心呈圆柱状，用硅钢片叠成，表面冲有槽，放电枢绕组（线圈）。总目录上页章目录下页返回3.换向器换向器是直流电机的特殊装置，用来改变电流的方向。换向器由换向片组成，各片之间用云母绝缘。换向片在套筒外表面围成一圈，用压圈固定。总目录上页章目录下页返回换向器装在转轴上。电枢绕组的导线按一定规则与换向片相连接。换向器的凸起部分是焊接电枢绕组的。转轴换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路连接起来。总目录上页章目录下页返回4.1.2直流电动机的工作原理1.转动原理电流和磁场相互作用的原理。电枢线圈通入直流电以后，在磁极的磁场

3、中受力，形成转矩，在其推动下转动。SbNacd电刷换向片U–+IITnFF在直流电机转动时，换向器起着非常重要作用，通过它可以改变电枢线圈电流方向，保证了电枢能一直旋转下去。总目录上页章目录下页返回4.1.2直流电动机的工作原理1.转动原理电流和磁场相互作用的原理。电枢线圈通入直流电以后，在磁极的磁场中受力，形成转矩，在其推动下转动。SdNcab电刷换向片U–+IITnFF在直流电机转动时，换向器起着非常重要作用，通过它可以改变电枢线圈电流方向，保证了电枢能一直旋转下去。总目录上页章目录下页返回U–+EETnSbNdFFacII换向片电刷2.反电动势和电磁

4、转矩（1）反电动势线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向相反，故称反电动势。总目录上页章目录下页返回CE:与电机结构有关的常数n:电动机转速：磁通E=CEn电枢线圈的总的反电动势E与电枢转速n及每极磁通Φ成正比：式中：U—外加电压Ra—绕组电阻–RaIaE+–+UM反电动势因方向与电流相反，具有阻碍电流通过的性质，电枢中的电阻也具有同样的性质。因此，为了维持电流的不变，外加电压要对他们加以平衡，于是得到电枢回路电压平衡方程：总目录上页章目录下页返回CT:与电机结构有关的常数，称为转矩常数；:电机每极的磁通

5、；Ia：电枢绕组中的电流。直流电动机的电磁转矩是由电枢绕组中的电流在磁场中受力形成的，因此电磁转矩T与电枢电流Ia以及每极磁通Φ有关，常用以下公式表示：T=CTIa单位:(Wb)，Ia(A)，T(N•m)（2）电磁转矩由式可知，电磁转矩T与每极磁通Φ和电枢电流Ia成正比。总目录上页章目录下页返回T=CTIa电磁转矩电磁转矩的方向由Φ和Ia的方向决定，只要改变其中一个量的方向，电磁转矩的方向也随之改变，从而电动机的转向也就改变。电动机的电磁转矩T为驱动转矩,它使电枢转动。在电机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空载损耗转矩相平衡，即TL:机械负载转矩

6、T0:空载转矩上式称为转矩平衡方程总目录上页章目录下页返回当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩将自动调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。转矩平衡过程例：设外加电枢电压U一定，T=TL(平衡)，此时，若TL突然增加，则调整过程为达到新的平衡点(Ia、P入)。TLnIaTE总目录上页章目录下页返回4.1.3直流电动机的分类与机械特性1.分类（1）他励电动机直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机UaUfIaM+_+_If励磁绕组和电枢绕组相互独立，分别由两个直流电源供

7、电，因此励磁电流If仅取决于励磁电源的电压Uf和励磁回路的总电阻，而不受电枢端电压Ua的影响。在电路图中，线圈代表励磁绕组，圆圈表示电枢（绕组）。总目录上页章目录下页返回（2）并励电动机IaUM+_If+_IE励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。因此励磁电流If不仅与励磁回路的电阻有关，而且还受电枢电压U的影响。UIf+_IaM（3）串励电动机励磁绕组与电枢绕组串联接到同一电源上。由于通过励磁绕组的电流就是电枢电流，其值大，为了减小电枢电压降和铜损，励磁绕组应具有较小的电阻，因此励磁绕组匝少导粗。总目录上页章目录下页返回（4）复励电动机U+_IMI

8、a励磁绕组分成两部分，与电枢绕组并联的部分，称为并励绕组；与电枢绕