电机与拖动 教学课件 作者 刘小春 第2章.ppt

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1、第2章直流电机直流电机的基本工作原理及结构2.1直流电机的磁场2.2直流电机的感应电动势、电磁转矩和功率2.3直流电动机的工作特性与机械特性2.4直流电动机的起动、调速、反转与制动2.5直流电动机的换向2.62.1直流电机的基本工作原理及结构2.1.1直流电机的基本工作2.1.2直流电机的主要结构2.1.3直流电机的铭牌数据和主要系列2.1.1直流电机的基本工作原理1、直流发电机的工作原理直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。感应电动势的方向按右手定则确定（磁感

2、线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向。）直流发电机原理模型在图1.1所示瞬间，导体ab、cd的感应电动势方向分别由b指向a和由d指向c。这时电刷A呈正极性,电刷B呈负极性。当线圈逆时针方向旋转180°时，这时导体cd位于N极下，导体ab位于S极下，各导体中电动势都分别改变了方向。直流发电机原理模型从图看出，和电刷A接触的导体永远位于N极下，同样，和电刷B接触的导体永远位于S极下。因此，电刷A始终有正极性，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如果电枢上线圈数增多，并按照一定

3、的规律把它们连接起来，可使脉振程度减小，就可获得直流电动势。实现了机械能到电能的转换。这就是直流发电机的工作原理。2、直流电动机的工作原理导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。直流电动机的原理模型当电枢转了180°后，导体cd转到N极下，导体ab转到S极下时，由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷A流入，经导体cd、ab后，从电刷B流出。这时导体cd受力方向变为从右向左，导体ab受力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方

4、向。直流电动机原理模型因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体ab和cd流入，使线圈边只要处于N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向，而在S极下时，总是从电刷B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。实现电能向机械能的转变。这就是直流电动机的工作原理。2.1.2直流电机的主要结构直流电机的工作原理仅仅揭示了如何利用基本电磁规律以实现机电能量转换的道理，但是要将其付诸应用，直流电机必须具有能满足电磁和机械两方面要求的合理的结构型式。

5、所以下面对直流电机的结构做一下介绍。小型直流电机的结构1、定子部分直流电机定子部分主要由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成。直流电机的主磁极1—主极铁心；2—励磁绕组；3—机座；4—电枢二、转子部分直流电机转子部分主要由电枢铁心和电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。直流电机的电枢1—转轴；2—轴承；3—换向器；4—电枢铁心；5—电枢绕组；6—风扇；7—轴承2.1.3直流电机的铭牌数据和主要系列1、铭牌铭牌钉在电机机座的外表面，其上标明电机主要额定数据及电机产品数据，供使用者使用时参考。铭牌数据主要包括：电机型号、电机额定功率、额定电压、额定电

6、流、额定转速、额定励磁电流、励磁方式等，此外还有电机的出厂数据，如出厂编号、出厂日期等。例如2、直流电机的主要系列电机的产品型号表示电机的结构和使用特点，国产电机的型号一般采用大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字表示，其格式为：第一部分用大写的汉语拼音表示产品代号，第二部分用阿拉伯数字表示设计序号，第三部分用阿拉伯数字表示机座代号，第四部分用阿拉伯数字表示电枢铁芯长度代号。下面以Z2-92为例说明如下。第一部分字符的含义如下Z系列：一般用途直流电动机（如Z2，Z3，Z4等系列）。ZJ系列：精密机床用直流电动机。ZT系列：广调速直流电动机。ZQ系列：直

7、流牵引电动机。ZH系列：船用直流电动机。ZA系列：防爆安全性直流电动机。ZKJ系列：挖掘机用直流电动机。ZZJ系列：冶金起重机用直流电动机。2．2．1直流电机的励磁方式直流电机在发电状态下运行，除需要原动机拖动外，还需要供给励磁绕组励磁电流。供给励磁绕组电流的方式称为励磁方式，直流电机的励磁方式分为他励和自励两大类。以下是以直流电动机为例说明直流电机的励磁方式有：2．2．2直流电机空载时的磁场直流电机中除主极磁场外，当电枢绕组中有电流流过时，还将会产生电枢磁场。电枢磁场与主磁场的合成形成了电机中的气隙磁场，它是直接影响电枢电动势和电磁转矩大小的

8、。要了解气隙磁场的情况，就要先分析清楚主磁场和电枢磁场的特性.定义：直流电机的空载是指电枢电流等于零或者很小，且可以不计其影响的一种运行状态，此时电机