直流电机的基本工作原理与结构课件.ppt

《直流电机的基本工作原理与结构课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、直流电机的基本工作原理与结构1.1直流电机的基本工作原理与结构1.1.1直流电机的基本工作原理直流电机分为直流电动机和直流发电机两大类，其工作原理可通过直流电机的简化模型进行说明。直流发电机的工作原理图1.1为直流发电机的简化模型。图中N,S为固定不动的定子磁极，abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的转子线圈，线圈的首端a，末端d连接到两个相互绝缘并可随线圈一同转动的导电换向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷实现的。在定子与转子间有间隙存在，称其为气隙。图1.1直流发电机模型直流发电机

2、的工作原理当有原动机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，在切割磁场的线圈abcd中将产生感应电动势。两条有效边导体产生的感应电动势大小应为（1-1）式中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；v为导体ab或cd与Bx间的相对线速度，单位为m/s；e为导体感应电动势，单位为V。直流发电机的工作原理（续2）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1.1（a）所示，导体ab在N极下，产生的感应电动势极性为a点高电位，b点低电位；

3、导体cd在S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180°，如图1.1（b），导体ab在S极下，感应电动势的极性为a点低电位，b点高电位，而导体cd则在N极下，感应电动势的极性为c点低电位，d点高电位，此时虽然导体中的感应电动势方向已改变，但由于原来与电刷A接触的换向片已经与电刷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。从图1.1中可看出，导体ab和cd中感应电动势方向是交变的，而和电刷A接触

4、的导体总是位于N极下，和电刷B接触的导体总是在S极下，因此电刷A的极性总为正，而电刷B的极性总为负，在电刷两端可获得直流电动势输出。2.直流电动机的工作原理若把电刷A,B接到一直流电源上，电刷A接电源的正极，电刷B接电源的负极，此时在电枢线圈中将有电流流过。如图1.2（a）所示，设线圈的ab边位于N极下，线圈的cd边位于S极下，则导体每边所受电磁力的大小为（1-2）式中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；f为电磁力，单位为N。图1

5、.2直流电动机的模型直流电动机的工作原理（续1）导体受力方向由左手定则确定。在图1.2（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受力方向为从左向右。该电磁力与转子半径之积即为电磁转矩，该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1.2（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；而原位于N极下的导体ab转到S极下，导体ab受力方向变为从左向右，该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

6、。这样虽然导体中流通的电流为交变的，但N极下的导体受力方向和S极下导体所受力的方向并未发生变化，电动机在此方向不变的转矩作用下转动。实际直流电机的电枢是根据实际应用情况需要有多个线圈。线圈分布于电枢铁心表面的不同位置上，并按照一定的规律连接起来，构成电机的电枢绕组。磁极N,S也是根据需要交替放置多对。1.1.2直流电机的基本结构直流电机由定子（固定不动）与转子（旋转）两大部分组成，定子与转子之间有空隙,称为气隙。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心、电枢绕组、换向器、转轴、风

7、扇等部件。下面介绍直流电机主要部件的作用与基本结构，如图1.3所示。1—风扇；2—机座；3—电枢；4—主磁极；5—刷架；6—换向器；7—接线板；8—出线盒；9—换向极；10—端盖图1.3直流电动机的结构图直流电机的基本结构（续1）1．定子部分（1）机座机座既可以固定主磁极、换向极、端盖等，又是电机磁路的一部分（称为磁轭）。机座一般用铸钢或厚钢板焊接而成，具有良好的导磁性能和机械强度。（2）主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场，由主磁极铁心和主磁极绕组（励磁绕组）构成，如图1.4所示。主磁极铁心一般由1.0mm～1.

8、5mm厚的低碳钢板冲片叠压而成，包括极身和极靴两部分。极靴做成圆弧形，以使磁极下气隙磁通较均匀。极身上面套有励磁绕组，绕组中通入直流电流。整个磁极用螺钉固定在机座上。1—固定主磁极的螺钉；2—主磁极铁心；3—励磁绕组图1.4直流电机的主磁极直流电机的基本结构（续2）（3）换向极换向极用来改善换向，由铁心和套在铁心上的绕组构成，如图1.5所示。换向极铁心一般用整块钢制成，如换向要求较高，