电工学——电工技术 上册 教学课件 作者 艾永乐等 第七章.ppt

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1、第7章直流电动机7.4直流电动机的结构和分类7.17.27.32.5直流电动机的工作原理他励直流电动机串励直流电动机2.1.直流电动机的工作原理重点：难点：2.直流电动机的机械特性及调速方法直流电动机的电磁关系7.1直流电动机的结构和分类电机是实现能量转换或信号转换的电磁装置。电能机械能种类：(1)动力电机：直流电机和交流电机他励电机并励电机串励电机复励电机异步电机同步电机7.1直流电动机的结构和分类直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，维修也不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较大，因此，对调

2、速要求较高的生产机械或者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。直流电机的优点：(1)调速性能好,调速范围广,易于平滑调节。(2)起动、制动转矩大,易于快速起动、停车。(3)易于控制。应用:1)轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井提升机以及起重设备等调速范围大的大型设备。2)用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等.7.1直流电动机的结构和分类7.1.1.直流电机的结构7.1直流电动机的结构和分类直流电机由定子(磁极)、转子(电枢)和机座等部分构成。图1直流电机的结构2.转子(电枢)由铁心

3、、绕组（线圈）、换向器组成。1.磁极永磁式:由永久磁铁做成。励磁式:磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，形成电磁铁。励磁:磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢绕组：单个绕组元件组成。用来在电机中产生磁场。7.1直流电动机的结构和分类7.1直流电动机的结构和分类7.1.2.直流电机的分类直流电机按照励磁方式可分为他励电动机和自励电动机。他励:指励磁电流由另外的电源供给，与电枢电路没有电的连接。自励:指发电机励磁所需的励磁电流由该电机本身电枢供给。自励串励并励复励1.他励电

4、动机励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。他励串励2.串励电动机励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。7.1直流电动机的结构和分类4.复励电动机励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。3.并励电动机励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。并励复励7.1直流电动机的结构和分类IU–+SbNacd直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里,N极有效边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后中受力(左手定则)按顺

5、时针方向旋转。U–+U–+电刷换向片U–+IFFTn换向器作用：将外部直流电转换成内部的直流电，以保持转矩方向不变。7.2直流电机的工作原理7.2.1.直流电动机的工作原理U–+EETnSbNdFFacII换向片电刷线圈在磁场中旋转，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。7.2直流电机的工作原理Ce:电动势常数n:电动机转速：磁通1.电枢电动势7.2.2.电枢电动势与电磁转矩直流电机运行时，一方面，电枢绕组的导体在磁场中运动，会产生电动势；另一方面，电枢绕组导体中有电

6、流，会受到电磁力，产生电磁转矩。7.2直流电机的工作原理假设电枢绕组的运动方向与磁密B的方向及电枢导体之间正交。N为电枢绕组全部导体数，a为电枢绕组的支路对数CT:转矩常数:线圈所处位置的磁通Ia：电枢绕组中的电流2.电磁转矩直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的电磁转矩公式为7.2直流电机的工作原理7.3他励直流电动机7.3.1.他励直流电动机的稳态方程1.直流发电机图2发电机惯例U是电机负载两端的端电压Ia是电枢电流T1是原动机的拖动转矩T是电

7、磁转矩T0是空载转矩n是电机电枢的转速是主磁通Uf是励磁电压，If是励磁电流。Ra电枢回路总电阻。7.3他励直流电动机电压平衡方程式写方程前，要规定各有关物理量的正方向注意在发电运行的同时，直流电机的电枢电流Ia与磁通Φ相互作用，产生电磁转矩Te，在等速转动时，原动机的转矩T1必须与发电机的电磁转距Te及空载转距T0相平衡：他励电机的励磁电流7.3他励直流电动机（2）.电动机图3电动机惯例电压平衡方程式直流电动机的转矩平衡方程式注意直流电机既能作发电机使用，也能作电动机使用，而且都产生电枢电动势E和电磁

8、转距T，并且计算公式也完全相同，然而两者的意义与作用则是完全不同的。7.3.2.他励直流电动机的机械特性7.3他励直流电动机（1）.机械特性的一般表达式理想空载转矩机械特性的斜率其中（2）.固有机械特性7.3他励直流电动机电枢两端加额定电压、励磁绕组施加额定励磁、电枢回路不串联电阻时称其为固有机械特性，其转速为：图4他励直流电动机的固有机械特性起动直流电动机不允许在额定电压UN下直接起动。Ia太大会使换向器产生严重的火花,烧坏换向器起动时,