电机与拖动基础 教学课件 作者 周渊深 第1章-直流电机.ppt

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1、第1章直流电机1.1直流电机的基本原理1.1.1直流电动机的基本工作原理图1.1直流电动机的工作原理图把电刷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。直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。在磁场作用下，N极下导体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的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，转子逆时针方向旋转。当电枢旋转到右图所示位置时原N极下导体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

2、在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。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。1.1.2直流发电机的基本工作原理直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。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；

3、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180度后，如右图。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。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点高电位；电刷A极性仍为正，电刷B极性仍为负。1.2直流电机的结构和电枢绕组1.2.1直流电机的结构图1.3直流电机的纵剖面图1-风扇；2-机座；3-电枢；4-主磁极；5-刷架；6-换向器；7-端盖；8-换向极；9-出线盒；10-接线板

4、1.2.1直流电机的结构定子转子主磁极：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图1.5主磁极1—机座；2—主磁极铁心；3—励磁绕组图1.6换向极1—换向极铁心；2—换向极绕组图1.11电枢槽内绝缘1—槽楔；2—线圈绝缘；3—导体；4—层间绝缘；5—槽绝缘；6—槽底绝缘图1.10普通换向器1-套筒；2-压

5、圈；3-V形云母环；4-换向片；5-云母片；6-压圈1.2.2直流电机的电枢绕组1.电枢绕组元件每一个元件有两个元件边，每片换向片又总是接一个元件的上层边和另一个元件的下层边，所以元件数S总等于换向片数K，即S=K每个元件有两个元件边，而每个电枢槽分上下两层嵌放两个元件边，所以元件数S又等于槽数Z，即S=K=Z图1-12电枢单叠绕组元件1—端接部分；2—有效边；3—末端；4—换向片；5—首端2.节距1)第一节距y1同一元件的两个元件边在电枢圆周上所跨的距离，用槽数来表示，称为第一节距y1。一个磁极在电枢圆周上所跨的距离称为极距τ，当

6、用槽数表示时，极距的表达式为式中p—磁极对数。为使每个元件的感应电动势最大,第一节距y1应等于一个极距τ，但τ不一定是整数，而y1必须是整数，为此，一般取第一节距式中ε—小于1的分数。2)第二节距y2第一个元件的下层边与直接相连的第二个元件的上层边之间在电枢圆周上的距离，用槽数表示，称为第二节距y2，如图1.13所示。3)合成节距直接相连的两个元件的对应边在电枢圆周上的距离，用槽数表示，称为图1-13单叠电枢绕组的节距合成节距y，如图1.13所示。4)换向器节距每个元件的首、末两端所接的两片换向片在换向器圆周上所跨的距离，用换向片数

7、表示，称为换向器节距yk。由图1.13可见，换向器节距yk与合成节距y总是相等的，即yk=y3、单叠绕组（例1-1）解：(1)计算节距第一节距换向器节距和合成节距yk=y=1第二节距，由图1-13可见，对于单叠绕组y2=y1-y=4-1=3(2)绘制绕组展开图(3)单叠绕组连接顺序表(4)单叠绕组的并联支路图单叠绕组的并联支路对数a总等于极对数p，图1-14Z=16、2p=4单叠绕组展开图图1-15单叠绕组连接顺序表图1-16图1-14所示瞬间绕组的并联支路图即a=p(5)单叠绕组的特点1)位于同一磁极下的各元件串联起来组成一条支路

8、，并联支路对数等于极对数，即a=p。2)当元件形状左右对称、电刷在换向器表面的位置对准磁极中心线时，正、负电刷间的感应电动势最大，被电刷短路元件中的感应电动势最小。3)电刷刷杆数等于极数。1.3直流电机的铭牌数据和主要系列1.3.1直