第3章直流电机的工作原理及特性ppt课件.ppt

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1、第三章   直流电机的工作原理及特性重点掌握：•了解直流电机的基本结构及工作原理；•掌握直流电动机的机械特性；•掌握直流电动机启动、调速和制动等各种特性；•掌握实现直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及它们的使用场所。电机分交流和直流两种。直流电机—工作电压或输出的电压为直流；交流电机—工作电压为交流。直流电机分直流电动机和直流发电机两种。直流电动机—将电能转换为机械能；直流发电机—将机械能转换为电能。..一切电机都是以电磁感应定律作为主要依据设计而成的。它的基本功能是实现机电能量的相互转换。直流电机电动机发电机——将直流电能转换成

2、机械能。——将机械能转换成直流电能。..直流电机.直流电机外形.直流电机的用途及优缺点一、用途作励磁机用一般小于10万kW的单机同步发电机要用直流发电机作为励机。.作电源用:直流发电机将机械能转化为直流电能信号传递:直流测速发电机将机械信号转换为电信号.作动力用:直流电动机将直流电能转化为机械能；信号传递-直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号。.二、优缺点直流发电机的电势波形较好，受电磁干扰的影响小。直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。由于存在换向器，其制造复杂，触点之间会产生火花腐

3、蚀，制造成本高。.3．1直流电机的基本结构和工作原理一、直流电机的基本结构直流电机的结构图如图所示：.直流电机的主要结构部件直流电机定子转子主磁极换向极机座电刷装置电枢铁心电枢绕组换向器..直流电机的结构图剖面图：电枢1；主磁极2；换向极4；机座6电枢铁心冲片换向器：换向片3；连接片4；云母环2.直流电机的结构部件.根据电机的工作原理，直流电机的组成可分为定子、转子和换向器三大部分。定子部分主要由定子铁心和绕在上面的励磁绕组两部分组成。转子部分主要由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。换向器由换向片和电刷组成，电刷固定在定子上，换向片与电枢

4、绕组相连，换向片与电刷保持滑动接触。..二、基本的工作原理为了讨论直流电机的工作原理，可把复杂的直流电机结构简化为电机具有一对主磁极，电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别联在两个换向片上，换向片上压着电刷A和B。如图所示：1—主磁极：励磁绕组上加上直流电压，励磁绕组上有励磁电流通过，使定子铁心产生固定磁场，即定子的主要作用是产生主磁场。.2—电枢绕组：在固定的磁场中旋转，主要作用是产生感应电动势或产生机械转矩，实现能量的转换。3、4—换向器：电刷固定不动，换向片与电枢绕组一起旋转，主要作用对发电机而言是将电枢绕组内感应的交流电势转换成电

5、刷间的直流电势。对电动机而言，则是将外加的直流电流转换为电枢绕组的交变电流，并保证每一磁极下，电枢导体的电流的方向不变，以产生恒定的电磁转矩。3—电刷4—换向片.1．发电机原理：将机械能转换为电能。直流发电机工作原理图如图所示：电枢由原动机驱动而在磁场中旋转，在电枢线圈的两根有效边ab和cd（切割磁力线的导体部分）中便感应出电动势e。显然，每一有效边中的电动势是交变的，即在N极下是一个方向，当它转到S极下时是另一个方向。但是，由于电刷A总是同与N极下的有效边相联的换向片接触，而电刷B总是同与S极下的有效边相联的换向片接触，因此，在电刷

6、间就出现一个极性不变的电动势或电压，当电刷之间接有负载时，在电动势的作用下就在电路中产生一定方向的电流。.注意：电刷固定在空间不动，而半圆铜片与导体一起旋转。.直流发电机原理示意图（1）.直流发电机原理示意图（2）.线圈电动势波形tea刷间电动势波形tEa..结论：⒈在电枢线圈内的感应电动势及电流都是交流的。通过换向片及电刷的整流作用才变成从外部看的两电刷间的直流电动势。⒉虽然电枢线圈是旋转的且电枢线圈中的电流是交变的，但从空间上看，N极与S极下的电枢电流的方向是不变的。因此，由电枢电流所产生的磁场从空间上看也是一个恒定不变的磁场.⒊

7、电枢线圈中的感应电动势与其电流的方向始终一致。⒋当接上负载时，电枢绕组中就有电流，此电流与磁场相互作用产生电磁力，该电磁力使转轴受到一个力矩，称之为电磁转矩，其方向是与转子的转向相反的，是制动性质。..2．电动机原理：将电能转换为机械能。直流电动机工作原理图如图所示：直流电源接在电刷之间而使电流通入电枢线圈。电流方向应该是这样的：N极下的有效边中的电流总是一个方向，而S极下的有效边中的电流总是另一个方向，这样才能使两个边上受到的电磁力的方向一致，电枢因而转动。因此，当线圈的有效边从N（S）极下转到S（N）极下时，其中电流的方向必须同时

8、改变，使电磁力的方向不变，即电磁转矩的方向不变而使转子以n的转速旋转。将电刷出线端的负载改成外施直流电源，且将轴上的原动机卸掉，换成生产机械。...结论：⒈虽然外施电压及电流都是直流，但在电枢绕组内部，电枢电流和电枢电动