电机与拖动（第2版）教学课件作者程龙泉第1章.pptx

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1、第1章直流电动机基本理论及结构1.1直流电动机的原理与结构1.2直流电动机电枢绕组1.3直流电动机磁场1.4直流电动机的感应电动势与转矩1.5直流电动机基本特性1.6直流电动机的换向本章小结1.1直流电动机的原理与结构1.1.1直流电动机的结构直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子两大部分组成。定子部分包括机座、主磁极、换向极、端盖、电刷等装置。转子部分包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等部件。下面介绍直流电动机主要部件的作用与基本结构，如图1-1所示。1.定子部分（1）机座。作用：固定主磁极、换向极、端盖

2、等，机座还是磁路的一部分，用以通过磁通的部分称为磁轭。材料：由铸钢或厚钢板焊接而成，具有良好的导磁性能和机械强度。下一页返回1.1直流电动机的原理与结构（2）主磁极。作用：产生气隙磁场。组成：如图1-2所示，主磁极包括铁芯和励磁绕组两部分，主磁极铁芯柱体部分称为极身，靠近气隙一端较宽的部分称为极靴，极靴做成圆弧形，使气隙磁通均匀。材料：主磁极铁芯一般由1.0～1.5mm厚的低碳钢板冲片叠压铆接而成。上一页下一页返回1.1直流电动机的原理与结构（3）换向极。作用：改善换向。组成：如图1-3所示，有铁芯、绕组。材料：铁

3、芯用整块钢制成，如要求较高，则用1.0～1.5mm厚的钢板叠压而成；绕组用粗铜线绕制，流过的是电枢电流。安装位置：在相邻两主极之间。（4）电刷装置。作用：连接；交流、直流变换。组成：电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫构成，如图1-4所示。上一页下一页返回1.1直流电动机的原理与结构2.转子部分（1）电枢铁芯。作用：磁路的一部分。结构：如图1-5所示，用0.5mm厚、两边涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠压而成。（2）电枢绕组。作用：产生感应电动势、通过电枢电流，它是电动机实现机电能量转换的关键。组成：绝缘导线绕成的线圈（或

4、称元件），按一定规律连接而成。上一页下一页返回1.1直流电动机的原理与结构（3）换向器。作用：绕组中电流换向。组成：如图1-6所示，多个压在一起的梯形铜片构成的一个圆筒，片与片之间用一层薄云母绝缘，电枢绕组各元件的始端和末端与换向片按一定规律连接。换向器与转轴固定在一起。上一页下一页返回1.1直流电动机的原理与结构1.1.2直流电动机工作原理直流电动机是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的。根据电磁力定律可知，通电导体在磁场中要受到电磁力的作用。电磁力的方向用左手定则来判定，左手定则规定：将左手伸平，使拇指与

5、其余四指垂直，并使磁力线的方向指向掌心，四指指向电流的方向，则拇指所指的方向就是电磁力的方向。上一页下一页返回1.1直流电动机的原理与结构如图1-7（a）所示，导体ab在N极下，电流方向由a到b，根据左手定则可知导体ab受力方向向左；导体cd在S极下，电流方向由c到d，因此导体cd的受力方向向右，两个电磁力所产生的电磁转矩使电枢按逆时针方向旋转。当转子旋转180°，转到如图1-7（b）所示的位置时，导体ab转到S极下，电流方向由b到a，导体的受力方向向右；而导体cd在N极下，电流方向由d到c，导体的受力方向向左，故

6、电枢仍按逆时针方向旋转。上一页下一页返回1.1直流电动机的原理与结构由此可知，通过换向器的作用，与电源负极相连的电刷B始终和S极下导体相连，故S极下导体中电流方向恒为流出；而与电源正极相连的电刷A始终和N极下导体相连，故N极下导体中电流方向恒为流入。当导体ab和cd不断交替出现在N极和S极下时，两导体所受电磁力矩始终为逆时针方向，因而使电枢按一定方向旋转。上一页下一页返回1.1直流电动机的原理与结构1.1.3直流电动机铭牌铭牌数据主要包括：电动机型号、电动机额定功率、额定电压、额定电流、额定转速和励磁电流及励磁方式

7、等，此外还有电动机的出厂数据，如出厂编号、出厂日期等。电动机铭牌上所标的数据为额定数据，具体含义有以下几点。1.型号电动机的型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯数字表示。上一页下一页返回1.1直流电动机的原理与结构例如Z4—112/2—1式中Z——Z系列一般用途直流电动机；4——设计系列号；112——电动机中心高112mm；2——极数为2；1——1号铁芯。上一页下一页返回1.1直流电动机的原理与结构2.直流电动机的额定值（1）额定功率PN是指电动机在额定状态下运行时轴上输出的机械功率，又称为额定容量（W）。

8、（2）额定电压UN是指电动机寿命期内安全工作的最高电压（V）。（3）额定电流IN是指电动机轴上带有额定机械负载时的输入电流（A）。（4）额定效率ηN是指在额定电压、额定电流和额定输出功率的情况下电动机的效率。上一页返回1.2直流电动机电枢绕组1.2.1电枢绕组的常用术语元件：构成绕组的线圈称为绕组的元件，元件分为单匝和多匝两种。元件的首末端：每一个元件不管是