电机学第2章 直流电机.ppt

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1、第2章直流电机直流电机的功能是将直流电能与机械能相互转换，把机械能转换为直流电能的装置称为直流发电机，而把直流电能转换为机械能的装置称为直流电动机。直流电机是电机的主要类型之一。直流电机自身有着显著的优点，但与交流电机相比自身有着缺点。近年来，与电力电子装置结合而具有直流电机性能的电机不断涌现，使直流电机有被取代的趋势。尽管如此，直流电机仍有一定的理论意义和实用价值!直流电机的基本原理2.1直流电机的结构2.2直流电机的铭牌数据2.3直流电机的空载磁场2.4直流电机的电枢绕组2.5直流电机的负载磁场及电枢反应

2、2.6感应电动势和电磁转矩的计算2.7直流发电机2.8直流电动机2.92.1.1直流发电机的工作原理直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。2.1直流电机的基本工作原理图2-2a线圈电动势的波形图2-2b电刷间的电动势波形2.1.2直流电动机的基本工作原理直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。2.1.3直流电机的可逆性可逆性原理：一台直流电机，在一种条件下可以作为发电机，而在另一种条件下它又可以作为电动机运行。图2-5国产直流电机的结构2.2直流电机的结构1.定子（1）机座——用来固定主磁极、换向极和端

3、盖；磁路的一部分。（2）主磁极（3）换向极（4）电刷装置2、转子（1）电枢铁心（2）电枢绕组：按一定规律连接并嵌放到电枢铁心槽中。（3）换向器：由许多换向片组成，换向片之间用云母绝缘。2.2直流电机的结构总结定子转子主磁极：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定、转子之间有一间

4、隙气隙2.3直流电机的铭牌数据直流电机的额定值有：1、额定电压UN(V)：直流电机电刷端的电枢电压。2、额定电流IN(A)：直流电机电刷端的电枢电流。3、额定功率PN(W或kW)：电机的输出功率。4、额定转速nN(r/min)：直流电机的旋转速度。发电机是指输出的电功率：电动机是指输出的机械功率：2.4直流电机的空载磁场2.4.1直流电机的励磁方式励磁绕组的供电方式称为励磁方式。1、他励式其励磁绕组由其他电源供电，励磁绕组与电枢绕组不相连。2.4.1直流电机的励磁方式2、并励式：励磁绕组与电枢绕组并联；3、串

5、励式：励磁绕组与电枢绕组串联；2.4.1直流电机的励磁方式3、复励式：装有两个励磁绕组，一为与电枢并联的并励绕组，二为与电枢串联的串励绕组。2.4.1直流电机的励磁方式2.4.2直流电机的空载磁场空载磁场是指电枢电流等于零或者很小时（可忽略不计），由励磁磁动势单独建立的磁场。2.4.3磁路分析直流电机的主磁路可分为五段：（1）两气隙段，长度为2；（2）两电枢齿段，长度为2l1；（3）转子扼段，长度为lr1；、（4）两主磁极铁心段，长度为2lp；（5）定子轭段，长度为lsl。2.4.4直流电机的磁化曲线2.4.

6、5气隙磁通密度的分布图2-15气隙磁密分布情况极靴极身平顶波2.5直流电机的电枢绕组对直流电机的电枢绕组的要求是：1．能通过规定的电流，能产生足够的感应电动势，且电量的波形较好；2．绕组结构简单、运行可靠、方便制作、便于维护；3．尽可能节省有色金属和绝缘材科。2.5.1直流电机电枢绕组的基础知识1、几何中性线：是指直流电机结构中两个相邻主磁极(N、S极)之间的几何平分线。2、磁极轴线：是指每个主磁极上，将磁极分成左右对称的两部分的中心线。3、元件：直流电机中构成电枢绕组的线圈基本单元为元件。4、元件的首末端：

7、每一个元件有两端，分别引出两根线与换向片相连，绕制元件的开始端称为首端，结束端称为末端。2.5.1直流电机电枢绕组的基础知识有效边：置于槽内，能“切割”主极磁场而感应电动势，两条元件边端接线：在铁心之外，不“切割”磁场，仅起连接线作用。6、波绕组：电枢上所有处于同一极性下的元件串联构成一条支路，相邻元件对应边的跨距约为（不可等于）两个极距，形成波浪型结构。5、叠绕组：组成绕组的元件依次串联，后一个元件紧叠着前一个元件镶嵌放置。叠绕组波绕组上层边：有效边放在槽的上层下层边：另一有效边放在槽的下层双层绕组7、实槽

8、：电机铁心实际所开的槽，实槽数用Z来表示。8、虚槽在大型电机中、每层可能有N个并列圈边为了改善电机的性能，用更多的元件组成电枢绕组。但电枢铁心不能开太多的槽，采用在每槽的上下层各放置若干元件边。实槽虚槽7、极距：相邻主磁极在定子圆周上的间距称为极距。8、节距：节距是指元件边之间的距离。节距分为第一节距、第二节距、合成节距和换向节距四种。1）第一节距y1：是指一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。