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1、第1章直流电机1.1直流电机的工作原理1.2直流电机的结构和额定值1.3直流电机的电枢绕组1.4直流电机的磁场1.5直流电机的感应电动势和电磁转矩1.6直流电动机1.7他励直流电动机的机械特性1.8直流发电机1.9直流电机的换向1.1直流电机的工作原理1.1.1直流电动机的基本工作原理如果将电源正负极分别接电刷A和B,则线圈abcd中流过电流。在图(a)中,载流导体ab受到的电磁力的方向是向左的,载流导体cd受到的电磁力的方向是向右的,这一对电磁力形成一个转矩,即电磁转矩T，其方向为逆时针方向,使整个电枢沿逆时针方向转动。当电枢转过180°,如
2、图(b)所示,虽然导体ab和cd中电流方向变了,但电磁转矩的方向不变,仍是逆时针方向,使电枢沿逆时针方向继续转动。这就是直流电动机的基本工作原理。1.1.2直流发电机基本工作原理用原动机拖动电枢朝逆时针方向旋转,如图所示,导体ab中感应电动势的方向由b指向a,导体cd中由d指向c,所以电刷A为正极性,电刷B为负极性。电枢旋转180°时,虽然导体ab和cd中感应电动势的方向变了,但电刷A和电刷B的极性未变,电刷A仍为正极性,电刷B仍为负极性。若在电刷A和B之间接上负载,就能向负载供给直流电能,这就是直流发电机。1.2直流电机的结构和额定值1.2.
3、1直流电机的结构(1)图1.3直流电机的纵剖面图1.换向器2.电刷装置3.机座4.主磁极5.换向极6.端盖7.风扇8.电枢绕组9.电枢铁心1.2.1直流电机的结构(2)上左图是直流电机横剖面示意图:1.电枢绕组2.电枢铁心3.机座4.主磁极铁心5.励磁绕组6.换向极绕组7.换向极铁心8.主磁极极靴9机座底脚。直流电机由定子和转子组成。定子部分有:a.主磁极,其作用是产生气隙磁场,由主磁极铁心和励磁绕组组成,如上中图;b.换向极,其作用是减小火花,由换向极铁心和换向极绕组组成,如上右图;还有电刷装置和机座。1.2.1直流电机的结构(3)转子(电枢
4、)部分有:a.电枢铁心,用以嵌放电枢绕组,用硅钢片冲片叠压而成,冲片的形状如上左图;b.电枢绕组,其作用是产生电磁转矩和感应电动势,是由许多线圈按一定规律连接而成,线圈在槽中应有良好的绝缘,如上中图;c.换向器,与电刷有滑动接触,将电枢绕组与外部电路相连,其结构如上右图,主要有:1.V形套筒2.V形环3.云母环4.换向片5.连接片。1.2.2直流电机的额定值1.额定功率,是电机在额定运行状态时所能提供的输出功率。对电动机而言,是指轴上输出的机械功率;对发电机而言,是指出线端输出的电功率,单位为kW。2.额定电压,是电机的电枢绕组能够安全工作的最
5、大外加电压或输出电压,单位为V。3.额定电流,是电机在额定运行状态时电枢绕组允许流过的最大电流,单位为A。4.额定转速,是电机在额定运行状态时的旋转速度,单位为r/min(转/分)1.3直流电机的电枢绕组1.3.1元件与节距电枢绕组元件有叠绕组元件和波绕组元件,如上左图,元件嵌放在槽中的部分称为有效边,槽外部分称为端接部分,图中:1.端接部分2.有效边3.末端4.换向片5.首端。表示元件几何尺寸以及元件之间连接规律的数据为节距,有:(1)第一节距,指元件的两个元件边的距离,用槽数表示整数;(2)第二节距,指元件的下层边与相连的另一个元件的上层边
6、的距离;(3)合成节距与(4)换向器节距相等,即1.3.2单叠绕组图1.14Z=16,2p=4单叠绕组展开图后一元件的端接部分紧叠在前一元件的端接部分上,这种绕组称为叠绕组。绘图时先画16根等长、等距的平行实线及虚线代表16个槽;按第一节距连接好16个元件,这16个元件通过16个换向片连接成闭合回路,最后画出磁极和电刷。单叠绕组连接顺序表和并联支路图图1.15单叠绕组连接顺序表图1.16并联支路图单叠绕组连接规律和特点：(1)单叠绕组是将同一磁极下的各个元件串联起来组成一条支路。所以单叠绕组的并联支路对数a总等于极对数p,即a=p；(2)电刷组
7、数等于磁极数；(3)当元件左右对称、电刷中心线对准磁极中心线时,正负电刷之间引出的电动势最大,被电刷短路的元件感应电动势最小。1.4直流电机的磁场1.4.1直流电机的励磁方式图1.17直流电机的励磁方式励磁绕组的供电方式称为励磁方式，分为他励、并励、串励和复励四种。励磁绕组由其他直流电源供电,与电枢绕组之间没有电的联系,是他励,如图(a)所示;励磁绕组与电枢绕组并联,是并励,如图(b)所示;励磁绕组与电枢绕组串联,是串励,如图(c)所示;主磁极上套有两个励磁绕组,一个与电枢绕组并联,另一个与电枢绕组串联,如图(d)所示,是复励。1.4.2直流电
8、机的空载磁场(1)图1.18直流电机的空载磁场图1.19空载磁化特性同时与励磁绕组和电枢绕组交链的磁通称为主磁通,主磁通磁路经由定子磁极、气隙、电枢和
