直流電機(jī)原理直流電機(jī)的用途及基本工作原理

1、直流電機(jī)原理直流電機(jī)的用途及基本工作原理本章基本要求本章基本要求了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理熟悉直流電機(jī)的勵(lì)磁方式熟悉直流電機(jī)的勵(lì)磁方式理解直流電機(jī)電樞繞組的構(gòu)成及特點(diǎn)理解直流電機(jī)電樞繞組的構(gòu)成及特點(diǎn)掌握電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算掌握電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算理解和掌握直流電機(jī)的工作特性和機(jī)械特性理解和掌握直流電機(jī)的工作特性和機(jī)械特性了解直流電機(jī)的換向了解直流電機(jī)的換向 3.1 直流電機(jī)的用途及基本工作原理直流電機(jī)的用途及基本工作原理直流電機(jī)的特點(diǎn)：直流電機(jī)的特點(diǎn)：直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)波形較好，對(duì)電磁干擾的影直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)波形較好，對(duì)電磁干擾的影響小。響小。直

2、流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動(dòng)機(jī)過載能力較強(qiáng)，啟動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較直流電動(dòng)機(jī)過載能力較強(qiáng)，啟動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。大。易于控制，可靠性較高易于控制，可靠性較高由于存在換向器，其制造復(fù)雜，價(jià)格較高由于存在換向器，其制造復(fù)雜，價(jià)格較高abcdNS3.1.2 基本工作原理基本工作原理直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的幾點(diǎn)結(jié)論：直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的幾點(diǎn)結(jié)論：1）電樞線圈內(nèi)電勢(shì)、電流方向是交流電；）電樞線圈內(nèi)電勢(shì)、電流方向是交流電；2）電刷間為直流電勢(shì)。線圈中感應(yīng)電勢(shì)與電）電刷間為直流電勢(shì)。線圈中感應(yīng)電勢(shì)與電流方向一致；流方向一致；3）從空間看，）從空間看， 電樞電流產(chǎn)生的

3、磁場(chǎng)在空間上電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間上是恒定不變的磁場(chǎng)；是恒定不變的磁場(chǎng)；4）產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩）產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反， 是制是制動(dòng)性質(zhì)。動(dòng)性質(zhì)。abcdNSU2、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)的工作原理IIffabcdNSUIIffee直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的幾點(diǎn)結(jié)論：直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的幾點(diǎn)結(jié)論：1）外施電壓、電流是直流，）外施電壓、電流是直流， 電樞線圈內(nèi)電流電樞線圈內(nèi)電流是交流；是交流；2）線圈中感應(yīng)電勢(shì)與電流方向相反；）線圈中感應(yīng)電勢(shì)與電流方向相反；3）線圈是旋轉(zhuǎn)的，電樞電流是交變的；）線圈是旋轉(zhuǎn)的，電樞電流是交變的；4）產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩）產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，

4、是驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)。性質(zhì)。結(jié)結(jié) 論論從上述基本電磁情況來看，一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可從上述基本電磁情況來看，一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)行，只是約以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)行，只是約束的條件不同而已。束的條件不同而已。在直流電機(jī)的兩電刷端上，加上直流電壓，將電能輸在直流電機(jī)的兩電刷端上，加上直流電壓，將電能輸入電樞，機(jī)械能從電機(jī)軸上輸出，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，將入電樞，機(jī)械能從電機(jī)軸上輸出，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能而成為電動(dòng)機(jī)；電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能而成為電動(dòng)機(jī)；如用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流電機(jī)的電樞，而電刷上不加直流如用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流電機(jī)的電樞，而電刷上不

5、加直流電壓，則電刷端可以引出直流電動(dòng)勢(shì)作為直流電源，電壓，則電刷端可以引出直流電動(dòng)勢(shì)作為直流電源，可輸出電能，電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而成為發(fā)電機(jī)。可輸出電能，電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而成為發(fā)電機(jī)。同一臺(tái)電機(jī)既能作電動(dòng)機(jī)又能作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的這種原同一臺(tái)電機(jī)既能作電動(dòng)機(jī)又能作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的這種原理，在電機(jī)理論中稱為可逆原理。理，在電機(jī)理論中稱為可逆原理。3.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與型號(hào)直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與型號(hào)1、定子部分、定子部分（2）換向極）換向極（3）機(jī)座）機(jī)座作用：作用： v 一是用來固定主磁極、換向極和端蓋等，起機(jī)械支一是用來固定主磁極、換向極和端蓋等，起機(jī)械支承的作用；承的作用；v 二是作為電

6、機(jī)磁路的一部分。二是作為電機(jī)磁路的一部分。2、轉(zhuǎn)子部分、轉(zhuǎn)子部分作用：作用： v 一是作為電機(jī)主磁路的主要部分；一是作為電機(jī)主磁路的主要部分；v 二是嵌放電樞繞組。二是嵌放電樞繞組。（2）電樞繞組電樞繞組（3）換向器換向器直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)總結(jié)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)總結(jié)3.2.2 電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)直流電機(jī)的額定數(shù)據(jù)直流電機(jī)的額定數(shù)據(jù)NNNNNNNnPnPPT55. 96022 3.3 直流電機(jī)的磁路、空載時(shí)的氣隙磁密與空載直流電機(jī)的磁路、空載時(shí)的氣隙磁密與空載磁化特性磁化特性3.3.2 空載時(shí)氣隙磁通密度的分布波形空載時(shí)氣隙磁通密度的分布波形3.3.3 空載磁化特性空載磁化特性0 0

7、0fF0fIN fNI0fF0fIfFfIA0N 0 3.3.4 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式直流電機(jī)的勵(lì)磁方式3.4 直流電機(jī)的電樞繞組直流電機(jī)的電樞繞組電樞繞組的基本知識(shí)：電樞繞組的基本知識(shí)： 元件元件：構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，：構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。分單匝和多匝兩種。元件邊元件邊pD2 端部端部電樞繞組的基本知識(shí)：電樞繞組的基本知識(shí)：y1y2yyc繞組實(shí)物圖繞組實(shí)物圖電樞繞組的形式電樞繞組的形式3.4.1 單疊繞組單疊繞組單疊繞組分析實(shí)例：?jiǎn)委B繞組分析實(shí)例：4221621 pZye 3.繞組放置繞組放置 元件元件1： 上元件邊在上元件邊在1槽，槽， 下元件邊放在相距下元

8、件邊放在相距y1=4即即5槽下層。槽下層。 元件元件2： 上元件邊在上元件邊在2槽，槽， 下元件邊放在相距下元件邊放在相距y1=4即即6槽下層。槽下層。以此類推以此類推某一瞬間電刷、磁極放置某一瞬間電刷、磁極放置磁極：磁極寬度約磁極：磁極寬度約, ,均勻分布，均勻分布，N、S極交替安排。極交替安排。 電刷：連接內(nèi)、外電路。為了在正負(fù)電刷間獲得最大電刷：連接內(nèi)、外電路。為了在正負(fù)電刷間獲得最大直流電勢(shì)以及產(chǎn)生最大的電磁轉(zhuǎn)矩，電刷放在被電刷直流電勢(shì)以及產(chǎn)生最大的電磁轉(zhuǎn)矩，電刷放在被電刷短路的元件電勢(shì)為零的位置。短路的元件電勢(shì)為零的位置。 電勢(shì)為零的元件：在一個(gè)主極下的元件邊電勢(shì)具有相電勢(shì)為零的元件

9、：在一個(gè)主極下的元件邊電勢(shì)具有相同的方向。同的方向。 在磁極的幾何中心線上電勢(shì)為零。在磁極的幾何中心線上電勢(shì)為零。 電刷放置：電刷放置在使電刷的中心線與主磁極軸線電刷放置：電刷放置在使電刷的中心線與主磁極軸線對(duì)準(zhǔn)的換向片上。對(duì)準(zhǔn)的換向片上。 元件連接順序表元件連接順序表繞組電路圖：繞組電路圖：?jiǎn)委B繞組的特點(diǎn)：?jiǎn)委B繞組的特點(diǎn)： 元件的兩個(gè)出線端連接于相鄰兩個(gè)換向片上。元件的兩個(gè)出線端連接于相鄰兩個(gè)換向片上。 并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)，并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)，2a=2p; 整個(gè)電樞繞組的閉合回路中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的總和為零，整個(gè)電樞繞組的閉合回路中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的總和為零， 繞組內(nèi)部無換流；繞組內(nèi)部無換流；

10、每條支路由不相同的電刷引出，電刷不能少，電刷數(shù)每條支路由不相同的電刷引出，電刷不能少，電刷數(shù)等于磁極數(shù)等于磁極數(shù); 正負(fù)電刷引出的電動(dòng)勢(shì)即為每一支路的電動(dòng)勢(shì)，電樞正負(fù)電刷引出的電動(dòng)勢(shì)即為每一支路的電動(dòng)勢(shì)，電樞電壓等于支路電壓電壓等于支路電壓; 由正負(fù)電刷引出的電樞電流由正負(fù)電刷引出的電樞電流Ia為各支路電流之和，即為各支路電流之和，即aaaiI2 3.4.2 單波繞組單波繞組 2,2 yy1KyPk pKyk1 單波繞組分析實(shí)例:實(shí)例：實(shí)例：p2， Ze=SK15 左單波繞組左單波繞組44141521 pZye721151pKyyc34712 yyy元件、磁極、電刷放置原則元件、磁極、電刷放置原則單波繞組展開圖單波繞組展開圖單波繞組元件連接順序表單波繞組元件連接順序表單波繞組電路圖單波繞組電路圖單波繞組的特點(diǎn)：?jiǎn)尾ɡ@組的特點(diǎn)：直流電機(jī)繞組的歸納直流電機(jī)繞組的歸納 所有的直流電機(jī)的電樞繞組總是自成閉路所有的直流電機(jī)的電樞繞