电机与拖动 教学课件 作者 孙建忠 刘凤春 第2章.ppt

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1、第2章　直流电机2.1　直流电机的工作原理2.2　直流电机的基本结构和额定值2.3　直流电机的磁场和电枢反应2.4　直流电机的感应电动势和电磁转矩2.5　直流电动机的运行分析2.6　直流发电机的运行分析2.1　直流电机的工作原理2.1.1　直流电动机的工作原理2.1.2　直流发电机的工作原理直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S极下导体cd受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向

2、的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。2.1.1　直流电动机的工作原理当电枢旋转到右图所示位置时原N极性下导体ab转到S极下，受力方向从左向右，原S极下导体cd转到N极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。与直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。直流电动机的工作原理示意图:直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。右图为直流发电机的物理模型，N、S为定子磁极，abcd是固定在可旋转导磁圆柱体

3、上的线圈，线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可随线圈一同旋转的换向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。2.1.2　直流发电机的工作原理当原动机驱动电机转子逆时针旋转时同，线圈abcd将感应电动势。如右图，导体ab在N极下，a点高电位，b点低电位；导体cd在S极下，c点高电位，d点低电位；电刷A极性为正，电刷B极性为负。当原动机驱动电机转子逆时针旋转后，如右图。导体ab在S极下，a点低电位，b点高电位；导体cd在N极下，c点低电位，d点高

4、电位；电刷A极性仍为正，电刷B极性仍为负。与电刷A接触的导体总是位于N极下，与电刷B接触的导体总是位于S极下,电刷A的极性总是正的，电刷B的极性总是负的，在电刷A、B两端可获得直流电动势。实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。线圈分布在电枢铁心表面的不同位置，按照一定的规律连接起来，构成电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N、S极交替旋转多对。2.2　直流电机的基本结构和额定值2.2.1　直流电机的基本结构2.2.2　直流电机的电枢绕组2.2.3　直流电机的额定值2.2.4　直流电机按励磁方式分类定子转子主磁

5、极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成换向磁极：改善换向。电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换机座和端盖：起支撑和固定作用。电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换转轴轴承2.2.1　直流电机的基本结构2.2.2　直流电机的电枢绕组1.绕组的基本概念2.单叠绕组元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中一根称为首端，另一根称为末端。极距：相邻两个主

6、磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用表示。叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串联起来，象波浪式的前进。第一节距：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。2.2.2　直流电机的电枢绕组第二节距：连至同一换向片上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间的距离。合成节距：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。单叠绕组单波绕组换向节距：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。单叠绕组单叠绕组的特

7、点是相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向节距均为1,即：。单叠绕组的展开图是把放在铁心槽里、构成绕组的所有元件取出来画在一张图里，展示元件相互间的电气连接关系及主磁极、换向片、电刷间的相对位置关系。单叠绕组的展开图根据单叠绕组的展开图可以得到绕组的并联支路电路图:单叠绕组的的特点：1）同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与支路数相同。2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势。3）电枢电流等于各支路电流之和。单波绕组单波绕组的特点是合成节距与换向节距相等，展开图如

8、下图所示。两个串联元件放在同极磁极下，空间位置相距约两个极距；沿圆周向一个方向绕一周后，其末尾所边的换向片落在与起始的换向片相邻的位置。单波绕组的并联支路图:单波绕组的特点1）同极下各元件串联起来组成一条支路，支路对数为1，与磁极对数无关；2）当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线，支路电动势最大；3）电刷数等于磁极数；4）电枢电动势等于支路感应