电机及电力拖动 第4版 教学课件 作者 周定颐 第01章－直流电机.ppt

《电机及电力拖动 第4版 教学课件 作者 周定颐 第01章－直流电机.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章直流电机本章主要研究换向器式直流电机，分析它们的工作原理、结构、电路系统和磁路系统、运行时的电磁过程及工作特性，并对无换向器式直流电机作简单介绍。1.1直流电机的工作原理与结构1.2直流电机的铭牌数据及主要系列1.3直流电机的电枢绕组1.4直流电机的磁场1.5直流电机的电磁转矩和电枢电动势的计算1.6直流电机的换向1.7直流发电机1.8直流电动机1.1.1直流电机的主要结构换向磁极电刷装置机座端盖电枢铁心电枢绕组换向器转轴风扇主磁极转子定子1-换向器2-电刷装置3-机座4-主磁极5-换向极6-端盖7-风扇8-电枢绕组9-电

2、枢铁心1.1直流电机的工作原理与结构直流电机剖面图1.1.2直流电机的工作原理一直流发电机的工作原理右图表示一台最简单的两极直流电机的模型。N、S为定子磁极，由A和x两根导体连成的一个电枢线圈是放置在可旋转导磁圆柱体上（称为电枢铁心），线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首端和末端分别连接到两个相互绝缘并可随线圈一同旋转的换向片1和2上。电枢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B1和B2进行的。图1-1根据电磁感应定律，导体的感应电动势为e=BxLV。则整个线圈从x→A的感应电动势eXA=2BxLV。由

3、于转速n是恒定的，故V为一定值；对于已制成的电机，L也是一定的，所以电动势eXA与磁通密度BX成正比，这说明线圈电动势的变化规律与气隙磁场沿圆周的分布规律相同。当原动机驱动电机转子以恒定的转速n逆时针方向转动，设在图1-1所示瞬间，如右图。根据右手定则，可以判定导体A的电动势方向为穿出纸面，用⊙表示；导体x的电动势方向为进入纸面，用表示。图1-1由图可见，此时电刷B1与导体A所连的换向片1相接触；而电刷B2则与导体x所连的换向片2相接触，因此电刷B1的极性为“＋”，电刷B2的极性为“－”。有了BX的分布曲线以后，因为eXA∝BX

4、，所以只要改变坐标刻度，曲线也可以表示为线圈电动势随时间的变化规律。可以看出，线圈电动势是交变的。当电枢转过180°后，导体x到了原来导体A的位置，导体A则到了原来导体x的位置。根据右手定则，此时导体x的电动势方向为⊙,导体A的电动势方向为图1-1图1-2知道了BX的分布曲线，也就可以知道线圈电动势的变化规律。为此可以假想把电枢从外圆上某点切开，把圆周拉成一直线作为横坐标，并以磁通密度BX为纵坐标，而绘出BX的分布曲线，如图1-2所示。一般假定以N极下的磁通密度为负值，S极下的磁通密度为正值。图1-1图1-2若在B1、B2之间接

5、上一个负载，负载上就会流过一个方向不变的电流，这就是直流发动机的工作原理。显然在一个线圈的情况下，电刷B1与B2之间的电动势的方向虽然不变，但在数值上却是变化的，因此在实际电机中，电枢绕组是由许多线圈按照一定规律连接起来而构成的，这就使电刷间电动势的脉动程度大大降低，实用时可以认为产生的是一个恒定直流。由于电刷在空间是固定不动的，这时电刷B1与换向片2相接触，电刷B2与换向片1相接触。，所以电刷B1的极性仍为“＋”，电刷B2的极性仍为“－”，这样就在电刷B1与B2之间得到一个方向不变电动势。二.直流电动机的工作原理如果不用原动机

6、去带动电枢旋转，而是由外电源从电刷B1、B2输入直流电流，使电流从正电刷B1流入，从负电刷B2流出，则此时N极下的线圈电流总是由首端流向末端。S极下的线圈电流总是由末端流向首端，所以N极下和S极下的线圈受到的电磁力的方向是始终不变的，它们产生的转矩的方向也就不变。这个转矩使电枢始终沿一个方向旋转，就把电能变换成机械能，使之成为一台直流电动机而带动生产机械工作。图1-1从上述直流电机的工作原理来看，一台直流电机若在电刷两端加上直流电压，输入电能，即可拖动生产机械，将电能变为机械能而成为电动机；反之若用原动机带动电枢旋转，输入机械能

7、，就可在电刷两端得到一个直流电动势作为电源，将机械能变为电能而成为发电机。这种一台电机既能作电动机又能作发电机运行的原理，在电机理论中称为电机的可逆原理。三.直流电机的可逆性1.2直流电机的铭牌数据及主要系列1）额定容量（额定功率）PN指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输出功率，以“W”为量纲单位。1.2.1直流电机的铭牌数据电机制造厂按照国家标准，根据电机的设计和试验数据，规定了电机的正常运行状态和条件，通常称之为额定运行情况。凡表征电机额定运行情况的各种数据，称为额定值。额定值一般都标注在电机的铭牌上，所以也称为铭牌

8、数据，它是正确合理使用电机的依据。直流电机的额定值主要有下列四项：2）额定电压UN指额定状态下电枢出线端的电压，以“V”为单位。3）额定电流IN指电机在额定电压、额定功率时的电枢电流值，以“A”为单位。4）额定转速nN指额定状态下运行时转子的转速，以r/min为