直流电机的工作原理.ppt

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1、第三章直流电机的工作原理及特性直流电机的基本结构和工作原理直流电机的铭牌数据直流电动机直流电动机的机械特性直流他励电动机的启动、制动直流他励电动机的调速特性3.0引言电动机包括：直流电动机和交流电动机直流电动机：良好的启动性能和调速性能。虽然直流电机没有交流电机结构简单、制造容易、维护方便、运行可靠，但是由于长期以来，交流电机的调速问题没有得到很好的解决，在速度调节要求较高，正反转和启、制动频繁或多单元同步协调运转的生产机械上，仍采用直流电动机拖动。引言永磁直流电机：具有噪音低、效率高、体积小、（耐磨电刷）寿命长的特点。多用于食品加工机、潜水泵、医疗器械、广告

2、灯箱、按摩机、汽车、小型电动工具、家用电器、办公自动化（自动抽屉、档案柜）眼镜机械、自动门、轨道交通等部门的直流电源。3.1直流电机的基本结构和工作原理直流电机的基本结构直流电机的工作原理3.1.1基本结构旋转电机结构形式必须有满足电磁和机械两方面要求的结构旋转电机必须具备静止和转动两大部分基本结构1.直流电机静止部分称作定子作用--产生磁场由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成2.直流电机转动部分称作转子(通常称作电枢)作用--产生电磁转矩和感应电动势由电枢铁心和电枢绕组、换向器、轴和风扇等组成直流电机结构（图3-1）直流电机电枢照片（图3-2）直流电机结构

3、图（图3-3）主磁极（静止部分）1.主磁极（图3-4）主磁极一般是电磁铁用1-1.5毫米厚的钢板冲片叠压紧固而成的铁心。（励磁绕组套在上面）换向极（静止部分）2.换向极（又称附加极或间极）换向极图片（图3-5）主磁极和换向极示意图（图3-6）作用为改善直流电机的换向性能，一般用整块钢板加工而成，并在其外面套上换向极绕组。换向极作用--改善换向（可抵消交轴磁场对主磁场的歪扭及换向元件电抗、电势等的影响）（电枢磁场轴向方向）换向极装在两主磁极之间，也是由铁心和绕组构成。（在功率小的直流电机中也有不装的）铁心一般用整块钢或钢板加工而成；换向极绕组与电枢绕组串联。机座

4、（静止部分）3.机座机座通常由铸铁（钢）或厚铁（钢）板焊成。有两个作用：1)固定主磁极、换向极和端盖；2)作为磁路的一部分。机座中有磁通经过的部分称为磁轭。机座在电机结构的改进中，目前还有一个重要措施，就是取消机壳，定子铁心直接和外面接触。这样定子磁路扩大，磁负荷下降，定子槽面积也可适当加大。电刷装置（静止部分）4.电刷装置（图3-7）作用--把直流电压、直流电流引入或引出。（电刷与换向器滑动接触）由电刷（图3-8）、刷握（图3-9）、弹簧压板、座圈、刷杆座和铜丝辫组成电枢铁心（转动部分）直流电机的转动部分1.电枢铁心电枢铁心装配图（图3-10）电枢铁芯片（图

5、3-11）通常用０.５ｍｍ厚的硅钢片冲片叠压而成，铁心上有轴向通风孔。两个用处：1)作为主磁路的主要部分；2)嵌放电枢绕组（铁心呈圆柱形，表面的冲槽里嵌放电枢绕组）电枢绕组（转动部分）2.电枢绕组元件及嵌放方法（叠绕组）（图3-12）直流电机的主要电路部分。用以通过电流和感应产生电动势以实现机电能量转换。由许多按一定规律联接的线圈组成。包括环形绕组、鼓形绕组（叠式绕组、波式绕组、蛙型绕组）电枢绕组电枢绕组是直流电机的主要电路，是直流电机的一个重要部件。对电枢绕组的要求是:在能通过规定的电流和产生足够的电动势前提下尽可能节省有色金属和绝缘材料并且要结构简单、运行

6、可靠等。换向器（转动部分）3.换向器换向器的构造（图3－13）直流电机的重要部件作用---将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流或将绕组内的交变电动势转换为电刷端上的直流电动势3.1.2工作原理直流电机中能量转换的方向是可逆的同一台电机既可作发电机运行；（将机械能转换为电能）也可作电动机运行。（将电能转换为机械能）电磁感应定理1.电磁感应定理(图3-14)在磁场中运动的导体将会感应电势若磁场、导体和导体的运动方向三者互相垂直，则作用导体中感应的电势大小为：e=B·l·ve:感应电势V;B:磁场的磁感应强度Wb/m2l:导体有效长度m;v:导体运动速度米

7、/秒电势的方向用右手定则(图3-15)确定电磁力定律2.电磁力定律(图3-16)载流导体在磁场中将会受到力的作用若磁场与载流导体互相垂直，作用在导体上的电磁力大小为：f=B·l·if:电磁力NB:磁场的磁感应强度Wb/m2l:导体有效长度mi:导体中的电流A力的方向用左手定则(图3-17)确定1.直流发电机的工作原理(一)直流发电机的工作原理1.直流发电机的原理模型(图3-18)1)交变电势产生(图3-19)(一)直流发电机的工作原理1.直流发电机的原理模型(图3-18)1)交变电势产生(图3-19)交变电势产生直流电机作发电机运行时，电枢受力在磁场中旋转，电

8、枢线圈的两根有效边每一边在N极下是一个