直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及銘牌

1、定、轉(zhuǎn)子間靠電磁感應(yīng)作用，在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)電流以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的感應(yīng)電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)一般都用作電動機(jī)，在少數(shù)場合下，亦有用作發(fā)電機(jī)的。包括機(jī)械能包括機(jī)械能電能；電能電能；電能機(jī)械能；電能機(jī)械能；電能電能。電能。特點(diǎn)：（特點(diǎn)：（1）它依賴于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。）它依賴于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。（2）導(dǎo)磁材料構(gòu)成磁路；導(dǎo)電材料構(gòu)成電路）導(dǎo)磁材料構(gòu)成磁路；導(dǎo)電材料構(gòu)成電路功能分類：發(fā)電機(jī)功能分類：發(fā)電機(jī)-機(jī)械能機(jī)械能電能電能 電動機(jī)電動機(jī)-電電機(jī)機(jī) 電電電電-變壓器、變流機(jī)、變頻機(jī)、移相器變壓器、變流機(jī)、變頻機(jī)、移相器 控制電機(jī)控制電機(jī)-自動控制系統(tǒng)中的被控元件或進(jìn)行信號自動控制系統(tǒng)中的被控元件

2、或進(jìn)行信號傳遞與轉(zhuǎn)換。傳遞與轉(zhuǎn)換。導(dǎo)磁材料：亦稱鐵磁材料，它是指電機(jī)專用的高磁導(dǎo)率材料導(dǎo)磁材料：亦稱鐵磁材料，它是指電機(jī)專用的高磁導(dǎo)率材料-硅硅鋼片，亦稱電工鋼片。鋼片，亦稱電工鋼片。導(dǎo)電材料：采用電阻率小的紫銅線（棒）導(dǎo)電材料：采用電阻率小的紫銅線（棒）BlifordtdNeorBlve電機(jī)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換或信號轉(zhuǎn)換電機(jī)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換或信號轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)械裝置。的電磁機(jī)械裝置。電動機(jī)電動機(jī)直流直流交流交流單相單相三相三相異步機(jī)異步機(jī)同步機(jī)同步機(jī)電機(jī)電機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電動機(jī)電動機(jī)電能電能 )(機(jī)械能機(jī)械能機(jī)械能機(jī)械能 )(電能電能鼠籠式鼠籠式繞線式繞線式按相數(shù)按相數(shù)按轉(zhuǎn)子按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)按輸入

3、按輸入電能電能形式形式按內(nèi)部磁場按內(nèi)部磁場與與軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動機(jī)作為動力設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)的工作母機(jī)，冶金行業(yè)的高爐、轉(zhuǎn)爐、平爐和軋鋼機(jī)，交通運(yùn)輸行業(yè)中的電車、電力機(jī)車，各類企業(yè)中的鼓風(fēng)、起吊、運(yùn)輸傳送，農(nóng)業(yè)中的電力排灌、農(nóng)副產(chǎn)品加工，以及醫(yī)療器械、家用電器等各行各業(yè)，大至冶金企業(yè)使用的高達(dá)上萬千瓦的電動機(jī)，小至小功率電動機(jī)、乃至幾瓦的微電動機(jī)。在各類動力機(jī)械中，電動機(jī)的容量已超過總?cè)萘康?0%。根據(jù)應(yīng)用場合的要求和電源的不同，電動機(jī)有直流電動機(jī)、交流同步電動機(jī)、交流感應(yīng)電動機(jī)，以及滿足不同需求的特種電動機(jī)。20世紀(jì)70年代以后，由于大功率電力電子器件、微電子器件、變頻技術(shù)

4、以及計(jì)算機(jī)技術(shù)取得的一系列進(jìn)展，還研制出多種調(diào)速性能優(yōu)良、效率較高、能滿足不同要求的交流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，和由變頻器供電的一體化電機(jī)。就信號轉(zhuǎn)換功能的控制電機(jī)而言，大體上有測速電機(jī)、伺服電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器和自整角機(jī)等幾種，這些電機(jī)主要用于自動控制系統(tǒng)中作為檢測、執(zhí)行、隨動和解算元件，例如機(jī)床加工的自動控制，艦船方向舵的自動控制，大炮和雷達(dá)的自動定位，飛機(jī)的飛行控制，生物醫(yī)學(xué)工程（多種醫(yī)療設(shè)備）、計(jì)算機(jī)、自動記錄儀表運(yùn)行的控制等。這類電機(jī)通常為微型電機(jī)，對精度和快速響應(yīng)的要求較高。項(xiàng)目1 電動機(jī)的認(rèn)識與維護(hù) 任務(wù)1 認(rèn)識直流電動機(jī) 1.1 直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理1直流電機(jī)結(jié)構(gòu)及各部分功能.MP4

5、優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1.1.直流電動機(jī)以其良好的直流電動機(jī)以其良好的起動性起動性和和調(diào)速性能調(diào)速性能著稱著稱。2.2.直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)供電質(zhì)量供電質(zhì)量較好，常常作為勵(lì)磁電源。較好，常常作為勵(lì)磁電源。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：需直流電源、成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)困難直流電動機(jī)的運(yùn)用直流電動機(jī)作用：將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。勵(lì)磁繞組的供電方式稱為勵(lì)磁方式。直流電機(jī)按勵(lì)磁方式可分：他勵(lì)并勵(lì)串勵(lì)復(fù)勵(lì)直流電動機(jī)的分類：直流電動機(jī)的分類：根據(jù)主磁場的不同，一般可分為兩大類：一類是由永久磁鐵作為主磁極一類是采用主磁極繞組通入直流電的方式產(chǎn)生主磁場他勵(lì)式他勵(lì)：其他的電源給勵(lì)磁繞組供電。I=II=Ia aI IL L=U=UL L/R/

6、RP P并勵(lì)式并勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)發(fā)動機(jī)：Ia=I+IL電動機(jī)：I=Ia+IL串勵(lì)式串勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián) I=IL=Ia復(fù)勵(lì)式復(fù)勵(lì)：兩個(gè)勵(lì)磁繞組，一個(gè)與電樞串聯(lián)，一個(gè)與電樞并聯(lián)圖1.1 直流發(fā)電機(jī)原理模型1、發(fā)電機(jī)的工作原理 在圖1.1所示瞬間，導(dǎo)體a b 、c d 的感應(yīng)電動勢方向分別由 a b c d 這時(shí)電刷 A呈正極性,電刷B 呈負(fù)極性。1.1.2 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理圖1.1 直流發(fā)電機(jī)原理模型1.1.2 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理電磁學(xué)中，右手定則判斷的主要是與力無關(guān)的方向。如果是和力有關(guān)的則全依靠左手定則。即，關(guān)于力的用左手，其他的（一般

7、用于判斷感應(yīng)電流方向）用右手定則。（這一點(diǎn)常常有人記混，可以發(fā)現(xiàn)“力”字向左撇，就用左手；而“電”字向右撇，就用右手）記憶口訣：左通力右生電。右手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)。把右手放入磁場中，若磁感線垂直進(jìn)入手心（當(dāng)磁感線為直線時(shí)，相當(dāng)于手心面向N極），大拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動方向，則四指所指方向?yàn)閷?dǎo)線中感應(yīng)電流（動生電動勢）的方向。 當(dāng)線圈逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)180時(shí)，這時(shí)導(dǎo)體c d 位于N 極下，導(dǎo)體a b 位于S 極下，各導(dǎo)體中電動勢都分別改變了方向。圖1.2 直流發(fā)電機(jī)原理模型 從圖看出，和電刷 A接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于 N極下，同樣，和電刷 B接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于S 極下。

8、因此，電刷 A A始終有正極性始終有正極性，電刷 B B始終有始終有負(fù)極性負(fù)極性，所以電刷端電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢脈振電動勢。 如果電樞上線圈數(shù)增多，并按照一定的規(guī)律把它們連接起來，可使脈振程度減小脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。這就是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。 2、直流電動機(jī)的工作原理圖1.3 直流電動機(jī)的原理模型左手定則：判斷安培力：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。圖1.4 直流電動機(jī)原理模型 因此，電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動，由于換向器配合電刷對電流的換

9、向換向器配合電刷對電流的換向作用作用，直流電流交替地由導(dǎo)體 ab和cd 流入，使線圈邊只要處于N 極下，其中通過電流的方向總是由電刷電刷A A 流入流入的方向，而在S 極下時(shí)，總是從電刷電刷 B B流出流出的方向。這就保證了每個(gè)極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向，從而形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩方向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動機(jī)的工作原理。用符號用符號“”表示電流流入，表示電流流入，“”表示電流流出。表示電流流出。3、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu) 圖1.6 小型直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)剖面圖 1換向器；2電刷裝置；3機(jī)座；4主磁極； 5換向極；6端蓋；7風(fēng)扇；8電樞繞組；9電樞鐵心一、定子

10、部分 直流電機(jī)定子部分主要由主磁極、換向極、機(jī)座和電刷裝置等組成。 圖1.7 直流電機(jī)的主磁極 1主極鐵心；2勵(lì)磁繞組；3機(jī)座；4電樞二、轉(zhuǎn)子部分 直流電機(jī)轉(zhuǎn)子部分主要由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。 圖1.9 直流電機(jī)的電樞1轉(zhuǎn)軸；2軸承；3換向器；4電樞鐵心；5電樞繞組；6風(fēng)扇；7軸承 2 2、機(jī)座、機(jī)座 構(gòu)成：構(gòu)成：用厚鋼板彎成筒形焊成或鑄鋼件制成。作用：作用：建立主磁場。作用：作用：1、主磁路的一部分；2、電機(jī)的結(jié)構(gòu)框架。 構(gòu)成：構(gòu)成：主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組，1 1、主磁極、主磁極作用：作用：1、主磁路的一部分；2、電樞繞組的支撐部件。 構(gòu)成：構(gòu)成：一般用厚

11、0.5厚的表面有絕緣層的硅鋼片疊壓而成，為了減少鐵損耗。 4 4、電樞繞組、電樞繞組作用：作用：直流電機(jī)的電路部分。 構(gòu)成：構(gòu)成：用絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)線繞成，上下層以及線圈與電樞鐵心間要妥善地絕緣，并用槽楔壓緊。 3 3、電樞鐵心、電樞鐵心 作用：作用：整流（發(fā)電機(jī)）或逆變（電動機(jī)）。構(gòu)成：構(gòu)成：由許多鴿形尾的換向片排列成一個(gè)圓筒片間用V形云母絕緣，兩端再用兩個(gè)形環(huán)夾緊而6 6、電刷裝置、電刷裝置作用：作用：電樞電路的引出（或引入）裝置。構(gòu)成：構(gòu)成：電刷、刷盒、刷桿和連線等。構(gòu)成。 5 5、換向器、換向器 7 7、換向極、換向極構(gòu)成：構(gòu)成：由鐵心和繞組組成。換向磁極繞組應(yīng)與電樞 繞組串聯(lián)

12、，并且極性不得反接。作用：作用：改善換向。NNNNNNNIUPIUPfNNNNInIU每臺直流電機(jī)的機(jī)座外表面上都釘有一塊所謂銘牌，上面標(biāo)注著一些叫做額定值的銘牌數(shù)據(jù)，它是正確選擇和合理使用電機(jī)的依據(jù)。 (1)額定功率 （2）額定電壓 （3）額定電流 （4）額定轉(zhuǎn)速 （5）勵(lì)磁方式和 額定勵(lì)磁電流 有些物理量雖然不標(biāo)在銘牌上，但它們也是額定值，例如在額定運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩、效率分別稱為額定轉(zhuǎn)矩、額定效率等。 銘牌數(shù)據(jù)及主要系列1、(1)答：直流電機(jī)的電刷是連接內(nèi)電路和外電路的裝置，換向器可以實(shí)現(xiàn)交、直流電動勢電流的轉(zhuǎn)換。(2)答：在直流發(fā)電機(jī)中，換向器連接的電樞元件在不同磁極下產(chǎn)生不同方向的交變電

13、動勢，而電刷位置是固定的，每個(gè)旋轉(zhuǎn)到該位置的換向片輸出電動勢極性是一致的，通過靜止的電刷可以得到極性固定的電樞電動勢。1、(3)答：在電動機(jī)刷間電壓是直流，根據(jù)電磁力定律在旋轉(zhuǎn)的電樞元件中，只有不斷改變電流方向才能保證每根導(dǎo)體在任意時(shí)刻受到相同方向的電磁力，因此需要電刷和換向器將刷間的直流電轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)元件中的交變電流，電樞才能連續(xù)旋轉(zhuǎn)，保證電機(jī)正常運(yùn)行。（直流電產(chǎn)生的磁場是不變的，所以轉(zhuǎn)子處在一個(gè)衡定不變的磁場中是不會轉(zhuǎn)動的。要想轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動必需有一對或幾對不停改變方向的磁場。我們直流電電流方向是不變的，所以只能不停地改變電機(jī)的接線方向，用來改變接線方向的一組組件就是 換向器和電刷了）2、（1）交流 （2）直流討論1、為什么定、為什么定/轉(zhuǎn)子的鐵芯沖片材料用的是轉(zhuǎn)子的鐵芯沖片材料用的是硅硅鋼片鋼片?2、為什么定、為什么定/轉(zhuǎn)子的鐵芯是有很多片沖片疊轉(zhuǎn)子的