第6章 直流電機(jī)用途、基本工作原理與結(jié)構(gòu)

1、6-1 直流電機(jī)及其用途6-2 直流電機(jī)的基本工作原理6-3 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)第六章 直流電機(jī)的用途、基本工作原理與結(jié)構(gòu) 基本要求：基本要求：1.掌握直流電機(jī)的基本工作原理掌握直流電機(jī)的基本工作原理2.了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.掌握直流電機(jī)的額定值掌握直流電機(jī)的額定值第六章 直流電機(jī)的用途、基本工作原理與結(jié)構(gòu)6-1 直流電機(jī)及其用途1.直流電機(jī)的功能直流電動(dòng)機(jī)：直流電動(dòng)機(jī)：直流電能直流電能機(jī)械能機(jī)械能直流發(fā)電機(jī)：直流發(fā)電機(jī)：機(jī)械能機(jī)械能直流電能直流電能2.直流電機(jī)的用途1）直流電動(dòng)機(jī)）直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)具有直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)性能和調(diào)良好的起動(dòng)性能和調(diào)速性能速性能

2、。主要應(yīng)用于對起動(dòng)和調(diào)速性。主要應(yīng)用于對起動(dòng)和調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械中。能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械中。Z4系列直流電動(dòng)機(jī)系列直流電動(dòng)機(jī)3.直流電機(jī)的缺點(diǎn)應(yīng)用受到限制應(yīng)用受到限制2）直流發(fā)電機(jī)）直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢波形較好，受電磁干擾影響小，用作直直流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢波形較好，受電磁干擾影響小，用作直流電源。流電源。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜結(jié)構(gòu)較復(fù)雜價(jià)格較高價(jià)格較高 可靠性較差可靠性較差NSabcd負(fù)載負(fù)載AB12n6-2 直流電機(jī)的基本工作原理1.直流電動(dòng)勢的產(chǎn)生（直流發(fā)電機(jī)）電勢電勢e電流電流i電刷電刷A電刷電刷B負(fù)載電流負(fù)載電流導(dǎo)體導(dǎo)體ab導(dǎo)體導(dǎo)體cd線圈線圈abcd圖示瞬間：圖示瞬間：badcda

3、badcda+ A Bee+ii電樞轉(zhuǎn)過電樞轉(zhuǎn)過180后：后：電勢電勢e電流電流i電刷電刷A電刷電刷B負(fù)載電流負(fù)載電流導(dǎo)體導(dǎo)體ab導(dǎo)體導(dǎo)體cd線圈線圈abcdabcd ad+ A Babcd adee+iiNSdcba負(fù)載負(fù)載AB21n線圈電動(dòng)勢的波形線圈電動(dòng)勢的波形t21eo23 電動(dòng)勢波形電動(dòng)勢波形電刷間電動(dòng)勢的波形電刷間電動(dòng)勢的波形tBAeo23+NS負(fù)載負(fù)載ABn直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)電樞繞組感應(yīng)的電動(dòng)勢電樞繞組感應(yīng)的電動(dòng)勢是極性交替變化的是極性交替變化的交流交流電動(dòng)勢電動(dòng)勢，只是由于換向器和電刷的配合作用，在，只是由于換向器和電刷的配合作

4、用，在電刷兩端電刷兩端輸出的電動(dòng)勢輸出的電動(dòng)勢是極性恒定的是極性恒定的直流電動(dòng)勢直流電動(dòng)勢。有有4 4個(gè)串聯(lián)線圈時(shí)電刷間個(gè)串聯(lián)線圈時(shí)電刷間電動(dòng)勢的波形電動(dòng)勢的波形 電動(dòng)勢脈動(dòng)的減小電動(dòng)勢脈動(dòng)的減小為了減小電樞感應(yīng)電動(dòng)勢的脈為了減小電樞感應(yīng)電動(dòng)勢的脈動(dòng)，直流電機(jī)的電樞繞組是由動(dòng)，直流電機(jī)的電樞繞組是由多個(gè)線圈串聯(lián)而成的。多個(gè)線圈串聯(lián)而成的。taEo22.平均電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生（直流電動(dòng)機(jī)）圖示瞬間：圖示瞬間：電流電流i電磁力電磁力f電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T導(dǎo)體導(dǎo)體ab導(dǎo)體導(dǎo)體cd線圈線圈abcdabcd adiiTffNSabcdAB12+NSdcbaAB21+電樞轉(zhuǎn)過電樞轉(zhuǎn)過180后：后：電流電流i電磁

5、力電磁力f電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T導(dǎo)體導(dǎo)體ab導(dǎo)體導(dǎo)體cd線圈線圈abcdbad cdaiiTff3.直流電機(jī)的可逆原理同一臺直流電機(jī)在不同的外界條件下，既可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)同一臺直流電機(jī)在不同的外界條件下，既可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這稱為直流電機(jī)的可逆原理。行，也可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這稱為直流電機(jī)的可逆原理。永磁直流電動(dòng)機(jī)永磁直流電動(dòng)機(jī)直流勵(lì)磁機(jī)直流勵(lì)磁機(jī)加于直流電動(dòng)機(jī)的直流加于直流電動(dòng)機(jī)的直流電壓電壓，借助于，借助于換向器和電刷的配合作換向器和電刷的配合作用，將用，將外電路的直流電流變?yōu)榫€圈內(nèi)的交變電流外電路的直流電流變?yōu)榫€圈內(nèi)的交變電流，這樣每極，這樣每極下導(dǎo)體中所流過的電流方

6、向是不變的，從而使下導(dǎo)體中所流過的電流方向是不變的，從而使電磁轉(zhuǎn)矩的方電磁轉(zhuǎn)矩的方向始終保持不變向始終保持不變，電機(jī)能夠沿確定的方向連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。，電機(jī)能夠沿確定的方向連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。6-3 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)主磁極主磁極機(jī)座機(jī)座電刷裝置電刷裝置換向極換向極端蓋端蓋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸換向器換向器電樞繞組電樞繞組電樞鐵心電樞鐵心磁極鐵心磁極鐵心勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組直直流流電電機(jī)機(jī)（建立主磁場和（建立主磁場和進(jìn)行機(jī)械固定）進(jìn)行機(jī)械固定）（產(chǎn)生電動(dòng)勢，流過電（產(chǎn)生電動(dòng)勢，流過電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩）流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩）定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子氣隙氣隙6-3 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)小型直流電機(jī)的剖面圖小型直流電機(jī)的剖面圖1.定子部分直流電

7、機(jī)的定子由機(jī)座、主磁直流電機(jī)的定子由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋和電刷裝置極、換向極、端蓋和電刷裝置等組成。等組成。機(jī)座機(jī)座主磁極主磁極換向極換向極 1）機(jī)座）機(jī)座 作用：作用：作為磁路的一部分；作為磁路的一部分； 固定主極、換向極和端蓋。固定主極、換向極和端蓋。 構(gòu)成：構(gòu)成：般用低碳鋼鑄成或用厚鋼般用低碳鋼鑄成或用厚鋼 板焊接而成。板焊接而成。2）主磁極）主磁極 作用：作用：建立主磁場。建立主磁場。 構(gòu)成：構(gòu)成：主極鐵心和套裝在鐵心上的勵(lì)磁主極鐵心和套裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組。繞組。3）換向極）換向極 作用：作用：改善換向。改善換向。 構(gòu)成：構(gòu)成：換向極鐵心和套裝在鐵心上的換向極繞組。換向極鐵心和

8、套裝在鐵心上的換向極繞組。換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。4）端蓋）端蓋端蓋裝在機(jī)座兩端并通過端蓋中的軸承支撐轉(zhuǎn)子，將定、轉(zhuǎn)端蓋裝在機(jī)座兩端并通過端蓋中的軸承支撐轉(zhuǎn)子，將定、轉(zhuǎn)子連為一體。同時(shí)還對電機(jī)內(nèi)部起防護(hù)作用。子連為一體。同時(shí)還對電機(jī)內(nèi)部起防護(hù)作用。5）電刷裝置）電刷裝置 作用：作用：電樞電路的引出（或引入）裝置。電樞電路的引出（或引入）裝置。 構(gòu)成：構(gòu)成：電刷、刷握、刷架、匯流條、座圈等。電刷、刷握、刷架、匯流條、座圈等。刷辮刷辮電刷電刷刷握刷握匯流條匯流條電刷電刷刷握刷握座圈座圈刷架刷架轉(zhuǎn)子主要由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承等轉(zhuǎn)子主要由電樞鐵心和電樞繞組

9、、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承等組成。組成。2.轉(zhuǎn)子部分電樞繞組電樞繞組換向器換向器軸承軸承轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸電樞鐵心電樞鐵心1）電樞鐵心）電樞鐵心 作用：作用：電機(jī)電機(jī)主磁路的一部分；主磁路的一部分； 嵌放嵌放電樞繞組。電樞繞組。 構(gòu)成：構(gòu)成：一般用一般用0.5mm厚的硅鋼片厚的硅鋼片疊裝而成。疊裝而成。電樞鐵心電樞鐵心軸向通風(fēng)孔軸向通風(fēng)孔(a)矩形槽矩形槽 (b)梨形槽梨形槽電樞鐵心沖片電樞鐵心沖片2）電樞繞組）電樞繞組 作用：作用：感應(yīng)電動(dòng)勢、通過電流并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，是電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢、通過電流并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，是電機(jī)進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的核心部件。進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的核心部件。 構(gòu)成：構(gòu)成：由多個(gè)用絕緣導(dǎo)線繞制的線

10、圈連接而成。由多個(gè)用絕緣導(dǎo)線繞制的線圈連接而成。 電樞繞組在槽中電樞繞組在槽中的絕緣情況的絕緣情況繞組元件在槽中的位置繞組元件在槽中的位置上元件邊上元件邊 下元件邊下元件邊 前端接前端接后端接后端接3）換向器）換向器 作用：作用：整流（發(fā)電機(jī)）或逆變（電動(dòng)機(jī)）。整流（發(fā)電機(jī)）或逆變（電動(dòng)機(jī)）。 構(gòu)成：構(gòu)成：由許多燕尾式的換向片排列成一個(gè)圓筒，片間用由許多燕尾式的換向片排列成一個(gè)圓筒，片間用V形云母片絕緣，兩端再用兩個(gè)形云母片絕緣，兩端再用兩個(gè)V形環(huán)夾緊而構(gòu)成。形環(huán)夾緊而構(gòu)成。3.直流電機(jī)的額定值1）額定功率）額定功率PN(kW) 額定運(yùn)行狀態(tài)下電機(jī)的輸出功率。額定運(yùn)行狀態(tài)下電機(jī)的輸出功率。直流電動(dòng)機(jī)：軸上輸出的機(jī)械功率。直流電動(dòng)機(jī)：軸上輸出的機(jī)械功率。直流發(fā)電機(jī)：電刷間輸出的電功率。直流發(fā)電機(jī)：電刷間輸出的電功率。2）額定電壓）額定電壓 UN(V)額定運(yùn)行狀態(tài)下電樞出線端的平均電壓。額定運(yùn)行狀態(tài)下電樞出線端的平均電壓。3）額定電流）額定電流 IN(A)額定運(yùn)行狀態(tài)下電樞出線端的電