电机学 02 直流电机课件.ppt

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1、第二篇直流电机直流电机的工作原理和基本结构直流电机的磁场和基本方程直流发电机的运行特性直流电动机的运行性能直流电机的换向河北工业大学第三章直流电机的工作原理和基本结构3.1直流电机的工作原理3.2直流电机的基本结构3.3直流发电机的额定值3.4直流电动机的励磁方式3.5直流电机的电枢绕组内容：3.1直流电机的工作原理磁极电枢铁心气隙电枢绕组换向器（换向片）电枢电刷在图示时刻，线圈abcd的感应电势方向由d到a。此时a端经换向片与电刷A接触，d端经换向片与电刷B接触，所以电刷A为正极性而电刷B为负极性。直流发电机3

2、.1直流电机的工作原理当原动机驱动电机转子逆时针旋转后，如右图。可见，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总是正的，电刷B的极性总是负的，在电刷A、B两端可获得直流电势。导体ab在S极下，导体cd在N极下，线圈abcd的感应电势方向由a到d。此时a端经换向片与电刷B接触，d端经换向片与电刷A接触，所以电刷A极性仍为正，电刷B极性仍为负。3.1直流电机的工作原理直流电动机在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S极下导体cd受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针

3、方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻力转矩时，电机转子逆时针方向旋转。电枢旋转180º后，右下图，原N极性下导体ab转到S极下，受力方向从左向右，原S极下导体cd转到N极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。如右上图。3.2直流电机的基本结构主磁极换向极电刷装置机座端盖定子转子电枢铁心电枢绕组换向器转轴轴承直流电机3.3直流电机的额定值⒈额定功率PN指电机额定状态下

4、运行时，电机的输出功率对于直流发电机，PN是指输出的电功率，它等于额定电压和额定电流的乘积。PN＝UNIN对于直流电动机，PN是指输出的机械功率，PN＝UNINηN⒉额定电压UN指额定状态下电枢出线端的电压，以“V”为量纲单位。⒊额定电流IN指电机在额定电压、额定功率时的电枢电流值，以“A”为单位。⒋额定转速nN指额定状态下运行时转子的转速，以r/min为量纲单位。此外，还有一些物理量的额定值，如额定效率ηN、额定转矩TN、额定温升等，不一定标在电机铭牌上。3.4直流电机的励磁方式复励式：装有两个励磁绕组，一

5、个与电枢并联，二个与电枢串联。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、自励式发电机：利用自身发出的电流励磁；电动机：励磁绕组和电枢绕组由同一电源供电。串励式：励磁绕组与电枢绕组串联；并励式：励磁绕组与电枢绕组并联；3.5直流电机的电枢绕组1.电枢绕组的构成元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中一根称为首端，另一根称为末端。叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。波

6、绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串联起来，象波浪式的前进。直流电枢绕组的元件数S、换向片数K和虚槽数Qu三者相等。极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用表示。3.5直流电机的电枢绕组2.电枢绕组的节距合成节距：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。第一节距：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。第二节距：连至同一换向片上的两个元件中第一个元件的下层边与第二个元件的上层边间的距离。单叠绕组单波绕组换向器节距：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。3.5直流电机的电枢绕组3.单叠

7、绕组的连接单叠绕组：相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向节距均为1。以2p=4，S=K=Qu=16，u=1为例说明单叠绕组绕法的特点。3.5直流电机的电枢绕组单叠绕组的的特点：1.同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与支路数相同。2.电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动势最大，电刷间电势等于并联支路电势。3.电枢电流等于各支路电流之和。单叠绕组电路图3.5直流电机的电枢绕组4.单波绕组单波绕组的合成节距与换向节距相等。以2p=4，S=K=Qu=15，u=1，左行为例：单波绕组展开图3.5直流电机的电

8、枢绕组单波绕组电路图单波绕组的特点1.同极下各元件串联起来组成一条支路，支路对数为1，与磁极对数无关；2.当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线，支路电动势最大；3.电刷数等于磁极数；5.电枢电流等于两条支路电流之和。4.电枢电动势等于支路感应电动势；第四章直流电机的磁场和基本方程4.1空载时直流电机的磁场4.2负载时直流电机的磁场4.3直流电机