电机与电力拖动第3章直流电机课件.ppt

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1、第三章直流电机基本理论（1）直流电机的原理本章要求：掌握直流发电机和直流电动机的工作原理。了解直流电机的结构、电枢绕组。熟练掌握并能正确使用直流电机的额定值。了解直流电机的换向原理，掌握换向方法。熟练掌握直流电机的励磁方式。搞清直流电机空载磁场，正确理解磁化曲线。正确理解电枢反应概念及其影响。正确理解电势及转矩公式，并能正确使用。上一张下一张机电能量关系直流电机（dcmachines）是将机械能转换为直流电能或将直流电能转换为机械能的一种装置。把机械能转换为电能的直流电机称为直流发电机(dcgenerators)。把电能转换为机械

2、能的直流电机称为直流电动机(dcmotor)。上一张下一张上一张下一张特点：具有良好的调速特性、较高的起制动转矩和过载能力。但主要缺点是换向问题。换向问题的影响一方面限制了直流电动机的应用范围和容量的进一步提高；另一方面也影响了电力拖动系统的可靠性并增加了维护成本。1、直流发电机原理（机械能->直流电能）定子（不动部件）上的励磁绕组通过直流电流(称为励磁电流If)时产生恒定磁场（励磁磁场，主磁场）；原动机带动电枢线圈旋转切割主磁场B,转速n(r/min)；电枢线圈的导体中将产生感应电势e=Blv；通过换向器与电刷的作用，可以引出单

3、向（直流）的端电势eAB。动画上一张下一张3.1直流电机的工作原理从以上分析可以看出，线圈中的电动势及电流的方向是交变的，只是经过电刷和换向片的整流作用，才使外电路得到方向不变的直流电。直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。上一张下一张2、直流电动机的工作原理（动画）:如图所示：上一张下一张从以上分析可见，在直流电动机中，加在线圈上的电流是恒定的，但产生的电磁转矩方向却是交变的，所以在这里，经过换向器作用将直流逆变成了交流电，是一个逆变过程。上一张下一张电刷和换向器起到了机械式变流器的作用，从而完成整流和逆变过程。采用电力电子

4、变流器取代电刷和换向器，诞生了永磁无刷直流电动机，目前已成为中小型交流伺服电机的主力，广泛应用于机器人、数控机床等性能要求较高的伺服系统。3、电机的可逆原理：一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是外界条件不同而已。如果用原动机拖动电枢恒速旋转，就可以从电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负载供电；如果在电刷端外加直流电压，则电动机就可以带动轴上的机械负载旋转，从而把电能转变成机械能。这种同一台电机能作电动机或作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。上一张下一张3.2直流电机的基本结构和额定值上一张

5、下一张定子转子端盖3.2.1直流电机的基本结构视频任何电机包括三大部分：定子、转子和气隙。电机内部的气隙较小，但所有电磁功率都是通过气隙传递的，而且电机内部的大部分磁场能量均集中在气隙中，是电机的重要组成部分。1.定子:主磁极；换向磁极；机座；电刷上一张下一张主磁极换向磁极NSKSNSNKSKNK电刷刷架电刷刷架换向器上一张下一张换向器刷架电刷磁极组成低碳钢片（1~1.5mm）叠装励磁绕组磁极上一张下一张电枢铁心硅钢片(0.5mm)电枢铁心2.转子:电枢铁芯;电枢绕组；换向器上一张下一张3.2.2直流电机的额定数据1、额定功率PN

6、：电机额定工作状况下的输出功率KW发电机是出线端输出的电功率。PN=UNIN电动机是轴上输出的机械功率。PN=UNINN2、额定电压UN（V）3、额定电流IN（A）4、额定转速nN（rpm）上一张下一张5、励磁方式6、额定工作制上一张下一张我国目前生产的直流电机的几个系列：（1）Z型一般用途中小型直流电机，是一种基本系列，通风形式为防护式。（2）ZZ型和ZZJ起重和冶金工业用的电机，一般是封闭式。（3）ZF型直流发电机。（4）ZQ型电力机车牵引用直流电动机。（5）ZA型矿用防暴直流电动机。3.3直流电机的电枢绕组电枢绕组（电枢）

7、是机、电能量转换的核心部件，它是由绕组元件和换向片组成的闭合回路，是直流电机的电路构成。1.对直流电枢绕组绕组的要求1）正、负电刷之间所感应的电势应尽可能大，并且在规定的电流下产生所需的电磁转矩和电磁功率；2）材料要节省、结构简单、运行可靠。2、直流电机的简单绕组3、绕组的基本概念多匝线圈端接部分有效边出线端换向片1）、元件（线圈）：两端分别连接两个换向片的一匝或多匝线圈上一张下一张3）元件数和换向片数元件数S=换向片数K4）槽数每槽每层放一个元件边元件数S=实槽数Z2）双层绕组上一张下一张SN5）几何中心线相邻两个磁极（N、S极

8、）之间的几何平分线,此处磁通密度为0。6）绕组的第一节距y1极距：相邻两极间的距离，用长度cm或槽数表示y1：一个元件两个有效边在电枢表面的距离，用槽数表示y1其中Zi：电枢槽数；p：极对数y1=，称整距绕组y1<，称短距绕组y1>，称长距