汽车电工电子技术 教学课件 作者 李子云、李树金、姜浩、姜小东 学习情境4任务2.ppt

《汽车电工电子技术 教学课件 作者 李子云、李树金、姜浩、姜小东 学习情境4任务2.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、任务4.2直流电动机4.2.1直流电机的基本结构1.定子定子的主要作用是产生磁场和构成磁路以及电机机械支撑。由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成。如图4-13所示。（a）直流电动机定子（b）直流电动机结构示意图图4-13直流电动机从图4-13（b）看出，主磁极包括铁芯（铁扼）和励磁绕组两部分。当励磁绕组中通入直流电流后，铁芯中即产生励磁磁通，并在气隙中建立主磁场，它可以是一对、两对或多对磁极。换向极也由铁芯和绕组构成，位于两主磁极之间，并与电枢串联，通以电枢电流，产生附加磁场，以改善电动机的换向条件，减少换向器上的火花。在小功率直流

2、电动机中不装换向极。电刷装置由电刷、刷握、压紧弹簧和刷杆座等组成。从图4-14可以看到电刷。电刷是用碳-石墨等做成的导电块，电刷装在刷握的盒内，用压紧弹簧把它压紧在换向器的表面上。压紧弹簧的压力可以调整，保证电刷与换向器表面有良好的滑动接触，刷握固定在刷杆上，刷杆装在刷杆座上，彼此之间绝缘。刷杆座装在端盖或轴承盖上，根据电流的大小，每一刷杆上可以有几个电刷组成的电刷组，电刷组的数目一般等于主磁极数。电刷的作用是与换向器配合引入、引出电流。（a）（b）机座一般用铸钢或厚钢板焊接而成。它用来固定主磁极、换向极及端盖，借助底脚将电机固定于基

3、础上、机座还是磁路的一部分，用以通过磁通的部分称为磁轭，端盖主要起支撑作用，端盖固定于机座上，其上放置轴承，支撑直流电机的转轴，使直流电机能够旋转。2.转子转子又叫电枢 ，包括转子铁芯、转子绕组、换向器、风扇、轴等。转子的作用是产生电磁转矩和感应电动势。如图4-15所示。（a）转子实物1-风扇；2-绕组；3-转子铁芯；4-绑带；5-换向器；6-轴（b）转子示意图图4-15直流电动机转子换向器又叫整流子，换向器是由若干彼此间用云母片绝缘的铜片（即换向片）组成，如图4-16所示。换向器与电刷配合，将直流电动机输入的直流电流转换成电枢绕组内

4、的交变电流。以产生恒定的电磁转矩。（a）实物（b）结构示意图图4-16换向器3.气隙静止的磁极和旋转的电枢之间的间隙称为气隙。气隙既保证了电机的安全运行，又是磁路的重要组成部分。在小容量电机中，气隙为0.5～3mm。气隙数值虽小，但磁阻很大，为电机磁路的主要组成部分。气隙大小对电机运行性能有很大影响。4.2.2直流电动机的工作原理当励磁绕组上加上直流电压，电枢绕组在固定的磁场中旋转。由于电刷固定不动，换向片和电源固定联接，这样线圈无论怎样转动，总是上半边的电流流向里（在图中是从a流向b），下半边的电流流向外（在图中是从c流向d），电枢

5、导体的电流的方向不变，根据电磁力（安培力）定律，电枢绕组通入直流电后，每根有效导体均受到电磁力的作用。电磁力的方向可由左手定则确定，其方向如图所示，这一对电磁力以产生恒定的电磁转矩，使电枢逆时针旋转。4.2.3直流电动机的分类他励式直流电动机这种电机的励磁绕组和电枢绕组各自分开。励磁电流由另外单独的直流电源提供，如图4-18所示。由于这种电机的励磁电流仅取决于他励电源，而不受电枢端电压的影响，因而称为他励式。图4-18他励式电动机并励式直流电动机这种电机的励磁绕组和电枢绕组并联，如图4-19所示。电子励磁绕组承受了电枢两端的全部电压，

6、为了减小绕组的铜损耗，励磁电流越小越好，故绕组的匝数较多，导线较细。图4-19并励式电动机3.串励式直流电动机这种电机的励磁绕组和电枢绕组串联，如图4-20所示。为了减小励磁绕组的电压降和铜损耗，绕组应具有较小的电阻，因此它一般用截面较大的导线，且匝数较小。图4-20串励式电动机4.复励式直流电动机这种电机有两个励磁绕组，一个同电枢并联，一个同电枢串联，如图4-21所示。图4-21复励式电动机4.2.4直流电动机转矩自动调节1.电枢中的感应电动势电枢通入电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转动起来。通电线圈在磁场中转动，又会在线圈中产

7、生感应电动势（用E表示）。根据右手定则知，E和原通入的电流方向相反，如图所示，其大小为：E=CEΦn式中：CE—与电机结构有关的常数；Φ—磁通量n—电动机转速2.电枢绕组中电压的平衡关系因为E与通入的电流方向相反，所以叫反电势。由基尔霍夫定律得到电枢绕组中电压的平衡关系式：U=E+IaRa式中：U—外加电压Ra—电枢回路电阻，其中包括电枢绕组的电阻和电刷与换向器的接触电阻。3.转矩平衡关系根据安培定律，可以推出直流电动机通电后所产生的电磁转矩T与与磁极的磁通量Φ及电枢电流Ia之间的关系：T=CTΦIa式中：CT—与线圈的结构有关的常数

8、，它与线圈大小，磁极的对数等有关。电磁转矩M为驱动转矩，在电机运行时，必须和外加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即：T=TL+T0式中：TL—负载转矩，T0—空载转矩。转矩平衡过程：当负载转矩TL发生变化时，通过电机转速、