电机学胡虏生 直流电机基本原理和电磁关系课件.ppt

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1、第十六章直流电机扬州大学能动学院葛强博士副教授9/15/20211扬州大学能动学院葛强副教授目录第一节直流电机的基本结构第二节直流电枢绕组第三节直流电机的磁场和电枢反应第四节电枢绕组的感应电动势和电压、功率平衡方程式第五节感应电动势和电磁转矩的计算9/15/20212扬州大学能动学院葛强副教授§16-1直流电机工作原理及结构（1）直流电动机工作原理1直流电机的工作原理（2）直流发电机工作原理（1）直流电机的静止部分2直流电机的结构（2）直流电机的转动部分3直流电机的铭牌9/15/20213扬州大学能动学院葛强副教授§16-1直流电机工作原理及结构

2、1直流电机的工作原理(1)直流电动机的工作原理图16.1直流电动机的原理模型，电刷A、B接上直流电源。于是在线圈abcd中有电流流过，电流的方向如图根据电磁力定律可知，载流导体ab、cd上受到的电磁力f为 f=Bil                      （16.1）式中B——导体所在处的气隙磁密（Wb/m2）；L——导体ab或cd的长度（m）；i——导体中的电流（A）。9/15/20214扬州大学能动学院葛强副教授§16-1直流电机的工作原理及结构图16.1直流电动机的原理模型1—磁极；2—电枢；3—换向器；4—电刷9/15/20215扬州

3、大学能动学院葛强副教授§16-1直流电机的工作原理及结构导体受力的方向用左手定则确定，导体ab受力方向是从右向左，导体cd的受力方向从左向右，这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。9/15/20216扬州大学能动学院葛强副教授§16-1直流电机的工作原理及结构当电枢转了180°后，导体cd转到N极下，导体ab转到S极下时，由于直流电源供给的电流方向不变，仍

4、从电刷A流入，经导体cd、ab后，从电刷B流出。这时导体cd受力方向变为从右向左，导体ab受力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体ab和cd流入，使线圈边只要处于N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向，而在S极下时，总是从电刷B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理。9/15/20217扬州大学能动学院葛强副教授§16-1直流电机的工作原理及结构(2

5、)直流发电机的工作原理直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。交流发电机的原理模型。图16.2中，N、S为一对固定的磁极（一般是电磁铁，也可以是永久磁铁），abcd是装在可以转动的圆柱体表面上的一个线圈，把线圈的两端分别接到两个圆环（称为滑环）上（以后把这个可以转动的装有线圈的圆柱体称为电枢）。在滑环上分别放上两个固定不动的由石墨制成的电刷A和B。通过电刷A和B把旋转着的电路与外部电路相联接。9/15/20218扬州大学能动学院葛强副教授§16-1直流电机的工作原理

6、及结构图16.2交流发电机原理模型1—磁极；2—电枢；3—滑环；4—电刷9/15/20219扬州大学能动学院葛强副教授§16-1直流电机的工作原理及结构当原动机拖动电枢以恒速n逆时针方向转动时，根据电磁感应定律可知，在线圈边（即导体）ab和cd中有感应电动势产生。感应电动势e的大小用式（16.2）确定。e=Blv                     （16.2）式中B——导体所在处的磁密（Wb/m2）；l——导体ab或cd的长度（m）;υ——导体ab或cd与B之间的相对线速度（m/s）。感应电动势的方向按右手定则确定。9/15/202110扬

7、州大学能动学院葛强副教授§16-1直流电机的工作原理及结构由图16.2可见，电枢每转一周，线圈abcd中感应电动势方向交变一次，因此线圈内的感应电动势是一种交变电动势，这是最简单的交流发电机的原理。如果想要得到直流电动势，那么必须把上述线圈abcd感应的电动势进行整流，实现整流的装置称之为换向器。9/15/202111扬州大学能动学院葛强副教授§16-1直流电机的工作原理及结构图16.3是直流发电机的原理模型，它由两个铜质换向片代替图16.2中的两个滑环。换向片之间用绝缘材料隔开，线圈出线端分别与两个换向片相连，电刷A、B与换向片相接触并固定不动

8、，这就是最简单的换向器。有了换向器，在电刷A、B之间感应电动势就和图16.2中电刷A、B间的电动势大不一样了。9/15/202112扬州