电机与拖动基础3章.ppt

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1、第3章直流电机原理本章主要内容1.直流电机工作原理2.直流电机的结构与型号3.直流电机的磁路4.直流电机的电枢绕组5.直流电机的电枢电动势与电磁转矩6.直流发电机的运行原理7.直流电动机的运行原理8.他励直流电动机的的机械特性9.串励和复励直流电动机10.直流电机的换向3.1直流电机的用途及基本工作原理3.1.1直流电机的用途直流发电机：机械能直流电能直流电动机：直流电能机械能直流电动机的优势：1）调速范围广，易于平滑调速2）启动、制动和过载转矩大3）易于控制，可靠性较高。用于对调速要求高的场合。3.1.2基本工作原理交流发

2、电机的模型N、S：主磁极线圈abcd：电枢K、L：滑环A、B：电刷磁场方向N→S原动机拖动电枢逆时针旋转。交流发电机的工作原理3.1.2基本工作原理直流发电机的工作原理用两个相对放置的导电片(换向片)代替交流发电机的两个滑环，电刷接触的换向片始终是相同一侧的线圈边，所以N极一侧的电刷得到的电压始终是（+），S极一侧的电刷得到的电压始终是（-）。3.1.2基本工作原理直流电动机的工作原理U→i→F、F’→n通电导体在磁场中受到电磁力的作用，力的方向由左手定则确定。直流电源通过静止的电刷与随电枢转动的换向器的滑动接触把直流电源转换成

3、电枢中的交流电，保证电枢转矩的方向不变，电枢保持逆时针旋转。inF’F3.1.2基本工作原理直流电机的可逆性：一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是外界条件不同而已。如果用原动机拖动电枢恒速旋转，就可以从电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负载供电；如果在电刷端外加直流电压，则电动机就可以带动轴上的机械负载旋转，从而把电能转变成机械能。这种同一台电机能作电动机或作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。3.2直流电机的主要结构与型号模型的改进：1.电枢，改用多线圈，相应换向器的改进。2.磁路，增加

4、电枢铁芯。3.可根据需要增加磁极对数。4.改进电机的换向等。3.2直流电机的主要结构与型号3.2.1主要结构3.2.1主要结构1.定子部分直流电机由定子、转子两大部分构成。定子的作用是产生主磁场和在机械上支撑电机，它主要由主磁极、机座、电刷、端盖和轴承组成。机座：一是作为电机磁路系统中的一部分，二是用来固定主磁极、换向极及端盖等，起机械支承的作用。因此要求机座有好的导磁性能及足够的机械强度与刚度。机座通常用铸钢或厚钢板焊成。1.定子部分主磁极：在大多数直流电机中，主磁极是电磁铁，为了尽可能的减小涡流和磁滞损耗，主磁极铁心用1～1

5、.2mm厚的低碳钢板叠压而成。整个磁极用螺钉固定在机座上。主极的作用是在定转子之间的气隙中建立磁场,使电枢绕祖在此磁场的作用下感应电动势和产生电磁转矩。1.定子部分电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。换向极：换向极又称附加极或间极,其作用是用以改善换向。换向极装在相邻两主极之间，它也是由铁心和绕组构成。2.转子部分直流电机转子部分：电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、转轴和轴承等电枢铁心：电机主磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中因磁通变化

6、而引起的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。2.转子部分电枢绕组：电枢绕组是由许多按一定规律联接的线圈组成，它是直流电机的主要电路部分，也是通过电流和感应电动势，从而实现机电能量转换的关键性部件。换向器：由许多换向片组成，每两个换向片中间是绝缘片。换向片数与线圈元件数相同。3.端盖：把定子和转子连为一个整体，两个端盖分别固定在定子机座两端，并支撑着转子。电刷杆也固定在端盖上。3.2.2电机的铭牌数据1．额定容量（功率）PN（kW）2．额定电压UN（V）；3．额定电流IN（A）；4．额定转速

7、nN（r／min）；5．励磁方式和额定励磁电流IfN（A）。3.2.2电机的铭牌数据额定容量，对直流发电机来说，是指电刷端输出的电功率，对直流电动机来说，是指轴上输出的机械功率。所以，直流发电机的额定容量为：PN=UNIN而直流电动机的额定功率为：PN=UNINηNηN额定效率，是电动机额定输出机械功率与电源输入电功率之比。3.2.2电机的铭牌数据电动机轴上的输出额定转矩T2N：3.3磁路、空载气隙磁密与磁化特性3.3.1直流电机的磁路绝大多数直流电机的主磁场都是由励磁绕组通以直流励磁电流产生的。空载：发电机出线端没有电流输出，

8、电动机轴上不带机械负载，即电枢电流为零的状态。那么，这时的气隙磁场，只由主极的励磁电流所建立，所以直流电机空载时的气隙磁场，又称励磁磁场。主磁通：经过定子磁轭、主磁极、气隙、电枢齿及电枢磁轭构成磁回路。它同时与励磁绕组及电枢绕组交链，能在电枢绕组中感应电动势和产