直流电机原理-1.ppt

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1、第三章直流电机原理直流电机基本功能、用途基本作用原理（电动机、发电机）基本结构基本分析方法基本特性特性控制第一节直流电机原理、结构及额定数据直流电动机的工作原理直流发电机的工作原理电机的结构额定值电机可逆原理一、直流电动机的工作原理克服阻力旋转对外输出机械能主磁极建立磁场外加直流电压在线圈中产生电流载流导体在磁场中产生电磁力转子旋转180电角度直流电源供电电流方向不变旋转180电角度后电磁力方向反向平均电磁转矩为0若要维持电磁力方向不变，必须:改变磁极极性改变电流方向二者改变且仅改变一个两种位置电磁力对比直流电动机原

2、理－换向几何中性线磁极的几何分界线电刷和换向器配合电流换向＝电流逆变导体运动经过磁极的几何中性线期间交换线圈电源极性交换线圈电流方向电磁力方向维持不变二、直流发电机的工作原理主磁极建立磁场外加机械转矩线圈在磁场中旋转运动导体在磁场中产生感应电势带电负载对外输出电能直流发电机的工作原理－换向线圈旋转方向不变导体感应电势在不同极性磁极下感应电势方向不同导体感应电势交变感应电势换向＝整流经过磁极的几何中性线交换线圈输出极性输出直流否则，输出交流线圈感应电势波形线圈旋转，转过一对磁极的感应电势波形单线圈换向后的感应电势波形每

3、极下有3个线圈的感应电势波形直流电机原理要求结构组成直流电动机建立磁场→产生电磁力的条件载流导体→产生电磁力线圈运动→对外输出机械功换向器和电刷→换流，产生持续电磁力直流发电机建立磁场→产生感应电势的条件导体运动→产生感应电势负载→对外输出电能换向器和电刷→整流，产生直流电势三、直流电机结构静止部分（定子）主磁极、励磁绕组、电刷、轴承、磁轭和电刷装置等旋转部分（转子、电枢）电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴等直流电机结构图直流电机剖面图四、直流电机的可逆性原理直流电机的可逆性原理一台直流电机，即可作发电机运行也可作电动机

4、运行结构一样所处状态，由运行环境决定输出电能为发电机输出机械能为电动机掌握：如何判断直流电机的运行状态？电动机运行状态电网容量无限大网压U=常数→ia产生电磁转矩感应电势EU→输出电能,电枢电流Ia稳定运行直流电机由两大部分组成：定子(静止部分)和转子(转动部分或称电枢）知识点3-3直流电机的主要结构一、定子的组成:主磁极换向极电刷装置机座定子是直流电机里的静止部分，主要由以下部分组成：

5、主磁极由主极铁芯和励磁绕组组成铁芯用1~1.5mm的钢板冲片叠成，外套励磁绕组。主磁极的作用是建立主磁场，它总是成对出现，N、S极交替排列。换向极也由铁芯和绕组组成，铁芯一般是由整块钢组成换向极安放在相邻两主磁极之间，它的作用是改善电机的换向。电刷装置示意图电刷装置由电刷、刷握、刷杆、压紧弹簧等组成，它的作用是连接转动和静止之间的电路。机座的作用:1)固定主磁极等部件2)也是磁路的组成部分,起导磁作用二、转子（电枢）的组成电枢铁芯电枢绕组换向器转轴转子是直流电机里的旋转部分，也称为电枢，主要由以下部分组成：电枢铁芯一

6、般用0.5mm涂过绝缘漆的硅钢片叠压而成，作用是嵌放电枢绕组，同时它又是电机主磁路的一部分。电枢绕组是由绝缘导线绕制成的线圈（又称绕组元件）按一定规律联接组成每个元件两个有效边，分别嵌放在电枢铁芯表面的槽内元件的两个出线端分别与两个换向片相连电枢绕组的作用是产生感应电势和电磁转矩，是实现机电能量转换的枢纽。换向器换向器由许多相互绝缘的换向片组成作用是将电枢绕组中的交流电整流成刷间的直流电或将刷间的直流电逆变成电枢绕组中的交流电。直流电机的主要结构说明在实际运行时，电机各物理量在额定值时的运行，称为额定运行。电机处于额

7、定运行状态，具有良好的性能，工作可靠。当电机电流小于额定电流时的运行，称为欠载运行，电机长期欠载，效率不高，造成浪费；当电机电流大于额定电流时的运行，称为过载运行，长期过载，使电机过热，降低使用寿命甚至损坏电机。额定值是选择电机的依据，应根据实际使用情况，合理选择电机容量，使电机工作在额定运行状态。五、直流电机额定值额定功率PN(W/kW)：电机在铭牌规定的额定状态下运行时电机的输出功率额定电压UN(V)：电机出线端电压额定电流IN(A)：电机出线电流额定转速nN(r/min,r.p.m)：额定励磁电压UfN(V)：

8、额定励磁电流IfN(A)：额定效率ŋN(%)：（直流电动机）注意:1)额定功率指的是输出功率电动机：转轴上输出的机械功率（PN=UNINηN）发电机：电刷两端输出的电功率（PN=UNIN）2)对于电动机:TN=PN/ΩN=PN*60/(2πnN)=9.55PN/nN例题:Page321)一台直流电动机，已知额定功率PN=160KW,额定电压UN