电机控制技术教学课件作者韩建霞3.ppt

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1、项目三认识交、直流电机任务一认识直流电机任务二认识交流电机任务一认识直流电机一、直流电机的工作原理(一)直流发电机的工作原理直流电机可分为直流电动机和直流发电机两大类。将机械能转化为电能的直流电机是直流发电机，将电能转化为机械能的直流电机是直流电动机。直流电机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力，一般应用于对启动和调速要求较高的场合。另外，结构复杂、成本较高、维护较困难是直流电机的不足之处。具体工作原理通过模型电路加以说明。下一页返回任务一认识直流电机图3一1是一台直流发电机的最简单模型。N和S

2、是一对固定的磁极，可以是电磁铁，也可以是永久磁铁。磁极固定不动，称为直流电机的定子。磁极之间有一个可以转动的导磁圆柱体，称为电枢铁芯。铁芯表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abed，线圈连同导磁圆柱体是直流电机可以转动的部分，称为电机转子(又称电枢)。线圈的两端分别接到相互绝缘的两个半圆形铜片(换向片)上，在每个半圆铜片上又分别放置一个固定不动而与之滑动接触的电刷A和B，线圈abed通过换向片和换向片上固定不动的电刷与外电路连接。在定子与转子间有间隙存在，称为空气隙，简称气隙在直流发电机的模型中，当有

3、原动机(如汽轮机等)拖动转子以一定的转速逆时针旋转时，根据电磁感应定律可知，在线圈abed中将产生感应电动势上一页下一页返回任务一认识直流电机设每边导体中的感应电动势为。，则线圈电动势为2e，电动势。的瞬时值为式中，e为导体感应电动势，单位为V;及为导体所在处的磁通密度，单位为Wb/m2;L为导体ab或cd的有效长度，单位为m;:为导体。b或。d与B、间的相对线速度，单位为m/s上一页下一页返回任务一认识直流电机导体中感应电动势的方向可用右手定则确定。在逆时针旋转情况下，如图3一1(a)所示，导体在N极

4、下，感应电动势的极性为a点高电位，b点低电位;导体cd在5极下，感应电动势的极性为c.点高电位，d点低电位。在此状态下电刷A的极性为正，电刷B的极性为负。当线圈旋转1800后，如图3一1(b)所示，导体ab在S极下，导体cd则在N极下，此时导体中的感应电动势的方向已改变，但由于原来与电刷A接触的换向片已经与换向片B接触，而与电刷B接触的换向片同时换到与电刷A接触，因此电刷A的极性仍为正，电刷B的极性仍为负。上一页下一页返回任务一认识直流电机从图3一1中可以看出，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B

5、接触的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总为正，电刷B的极性总为负，在电刷两端可获得直流电动势。实际直流发电机的电枢是根据实际应用情况需要有多个线圈。线圈分布于电枢铁芯表面的不同位置上，并按照一定的规律连接起来，构成发电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N,S极交替放置多对上一页下一页返回任务一认识直流电机(二)直流电动机的工作原理将外部直流电源加于电刷A(正极)和B(负极)上，则线圈abed中流过电流，在导体ab中，电流由a指向b，在导体cd中，电流由c.指向d。导体ab和cd分别处于N,S极磁场中，受

6、到电磁力的作用，其大小为式中，f为电磁力，单位为N;Bx为导体所在处的磁通密度，单位为Wb/m2,l为导体ab或cd的有效长度，单位为m,i为导体中流过的电流，单位为A上一页下一页返回任务一认识直流电机导体受力方向由左手定则确定。在图3-2(a)的情况下，位于N极下的导体ab受力方向为从右向左，而位于S极下的导体cd的受力方向是从左到右。导体所受电磁力对转轴产生转矩作用，这种由于电磁力作用产生的转矩称为电磁转矩，图中所示电磁转矩的方向为逆时针。当电磁转矩大于阻转矩时，线圈按逆时针方向旋转，当电枢旋转到图

7、3-2(b)所示位置时，原位于S极下的导体cd转到N极下，其受力方向变为从右向左;原位于N极下的导体ab转到5极下，导体ab受力方向变为从左向右，该电磁转矩的方向仍为逆时针方向，线圈在此转矩作用下继续按逆时针方向旋转。上一页下一页返回任务一认识直流电机由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。同直流发电机相同，实际的直流电动机，电

8、枢圆周上均匀地嵌放许多线圈，相应的换向器由许多换向片组成，使电枢线圈所产生的总的电磁转矩足够大并且比较均匀，电动机的转速也就比较均匀。上一页下一页返回任务一认识直流电机(三)电机的可逆原理任何一台电机既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，这一性质称为电机的可逆原理。电机的可逆原理不仅适用于直流电机，也适用于交流电机电机的实际运行方式由外施条件决定，如果电机转子输入机械能，而电枢绕组输出电能，电机作为发电机运行;如果在电枢绕组中输入电能