電機(jī)學(xué)第16章-直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)

1、第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 內(nèi)容內(nèi)容 要求要求 16.3 16.3 直流電機(jī)的勵磁方式和額定值直流電機(jī)的勵磁方式和額定值16.1 16.1 直流電機(jī)的基本工作原理直流電機(jī)的基本工作原理16.2 16.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)掌握直流電機(jī)的勵磁方式和額定數(shù)據(jù)。掌握直流電機(jī)的勵磁方式和額定數(shù)據(jù)。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；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)；掌握電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩兩個公式；掌握電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩兩個公式；第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)16.1 直流電機(jī)的基本工作原理一、直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理定子磁極定

2、子磁極 N、S 固定不動；固定不動；轉(zhuǎn)子線圈連接換向片并旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子線圈連接換向片并旋轉(zhuǎn)；電刷電刷 A、B 不動接用電負(fù)載。不動接用電負(fù)載。圖（圖（a）瞬間：感應(yīng)電動勢為）瞬間：感應(yīng)電動勢為 badcee圖（圖（b）瞬間：感應(yīng)電動勢為）瞬間：感應(yīng)電動勢為 cdabee電刷極性為電刷極性為 A+ +、B- -注意：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)注意：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)180o，線圈感應(yīng)電動勢方向就改變一次，即線圈電動勢是交流的。，線圈感應(yīng)電動勢方向就改變一次，即線圈電動勢是交流的。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子稱為電樞，電刷兩端的電動勢稱為電樞電動勢。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子稱為電樞，電刷兩端的電動勢稱為電樞電動勢。電刷電刷A、B兩端是極性不變的直流電動

3、勢，將向外電路發(fā)出直流電流。兩端是極性不變的直流電動勢，將向外電路發(fā)出直流電流。第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)二、直流電動機(jī)的基本工作原理直流電源加在電刷兩端，直流電源加在電刷兩端，A+ +、B- - ，電樞線圈中有電流流過。電樞線圈中有電流流過。導(dǎo)體導(dǎo)體ab受到左向電磁力受到左向電磁力導(dǎo)體導(dǎo)體cd受到右向電磁力受到右向電磁力圖（圖（a）瞬間）瞬間形成逆時針轉(zhuǎn)矩形成逆時針轉(zhuǎn)矩導(dǎo)體導(dǎo)體cd受到左向電磁力受到左向電磁力導(dǎo)體導(dǎo)體ab受到右向電磁力受到右向電磁力圖（圖（b）瞬間）瞬間形成逆時針轉(zhuǎn)矩形成逆時針轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子定向旋轉(zhuǎn)。使轉(zhuǎn)子定向旋轉(zhuǎn)。注意：電刷兩端加的是直流，注意：電刷兩端加的是直流，

4、 而線圈電流卻是交流。而線圈電流卻是交流。電樞受到的轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩。電樞受到的轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩。換向器功能換向器功能電刷兩端直流電刷兩端直流線圈中交流線圈中交流第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 直流發(fā)電機(jī) 直流電動機(jī)無論發(fā)電機(jī)還是電動機(jī)無論發(fā)電機(jī)還是電動機(jī): 旋轉(zhuǎn)的電樞繞組切割磁場都將旋轉(zhuǎn)的電樞繞組切割磁場都將產(chǎn)生電樞電動勢產(chǎn)生電樞電動勢 ； 流過電流流過電流 的電樞繞組在磁場的電樞繞組在磁場作用下都將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩作用下都將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 。aEemTaI三、電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩在電動機(jī)中在電動機(jī)中: 為反電動勢。為反電動勢。aEaEaI與與 反方向，反方向，emT為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋

5、轉(zhuǎn)，為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，emTn與與同方向。同方向。在發(fā)電機(jī)中在發(fā)電機(jī)中: 為電源電動勢，向外輸出直流電流為電源電動勢，向外輸出直流電流 , aEaIaIaE與與 同方向。同方向。emT為制動轉(zhuǎn)矩。為制動轉(zhuǎn)矩。emTn與與反方向，反方向，第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 1. 電樞電動勢電樞電動勢aE指電刷兩端的電動勢，其大小與磁場強(qiáng)弱和電樞導(dǎo)體切割磁場的速度有關(guān)。指電刷兩端的電動勢，其大小與磁場強(qiáng)弱和電樞導(dǎo)體切割磁場的速度有關(guān)。 nCnapNEea60計算公式：計算公式：指電樞所有導(dǎo)體受到的轉(zhuǎn)矩之和，其大小與磁場強(qiáng)弱和電樞導(dǎo)體中電流大小有關(guān)。指電樞所有導(dǎo)體受到的轉(zhuǎn)矩之和，其大小與

6、磁場強(qiáng)弱和電樞導(dǎo)體中電流大小有關(guān)。 計算公式：計算公式：aemIapNT2aTIC apNCe60電動勢常數(shù)電動勢常數(shù) apNCT2轉(zhuǎn)矩常數(shù)轉(zhuǎn)矩常數(shù) eeTCCC55. 9260p為電機(jī)的極數(shù)；為電機(jī)的極數(shù)；N為電樞繞組的總導(dǎo)體數(shù)；為電樞繞組的總導(dǎo)體數(shù)；a為電樞繞組并聯(lián)支路對數(shù)。為電樞繞組并聯(lián)支路對數(shù)。 2. 2.電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩emT第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)16.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、定子結(jié)構(gòu)一、定子結(jié)構(gòu)1主磁極主磁極產(chǎn)生恒定的氣隙主磁場，且產(chǎn)生恒定的氣隙主磁場，且N、S交替排列。交替排列。由鐵心和勵磁繞組構(gòu)成。由鐵心和勵磁繞組構(gòu)成。鐵心用鐵心用1.01.5mm厚的鋼板疊成

7、。厚的鋼板疊成。 勵磁繞組之間串聯(lián)通入直流電流，勵磁繞組之間串聯(lián)通入直流電流，第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2換向極換向極用來減少電刷與換向器之間的火花。用來減少電刷與換向器之間的火花。 固定電刷的裝置，它與換向器配合實現(xiàn)把電樞繞組固定電刷的裝置，它與換向器配合實現(xiàn)把電樞繞組內(nèi)部的交流電與電刷外部的直流電相互轉(zhuǎn)換的功能。內(nèi)部的交流電與電刷外部的直流電相互轉(zhuǎn)換的功能。 3電刷裝置電刷裝置換向極個數(shù)與主磁極個數(shù)相等，位于換向極個數(shù)與主磁極個數(shù)相等，位于主磁極之間，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)主磁極之間，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。4機(jī)座和端蓋機(jī)座和端蓋固定主磁極、換向極和端蓋等零部件的支撐件，固

8、定主磁極、換向極和端蓋等零部件的支撐件，也是電機(jī)磁路的一部分。也是電機(jī)磁路的一部分。 第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)二、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)二、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)1電樞鐵心電樞鐵心用來安放電樞繞組并作為主磁路的一部分。用來安放電樞繞組并作為主磁路的一部分。電樞旋轉(zhuǎn)時鐵心中的磁通方向不斷變化將引起鐵心損耗。電樞旋轉(zhuǎn)時鐵心中的磁通方向不斷變化將引起鐵心損耗。為了減少鐵心損耗，用為了減少鐵心損耗，用0.5mm厚硅鋼片疊成。厚硅鋼片疊成。外圓均勻開槽嵌放電樞繞組。外圓均勻開槽嵌放電樞繞組。第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)作用：用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；作為產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的載流導(dǎo)體。作用：用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；作為產(chǎn)生電

9、磁轉(zhuǎn)矩的載流導(dǎo)體。它是實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐部件，所以把該繞組所在的部位稱為電樞。它是實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐部件，所以把該繞組所在的部位稱為電樞。2電樞繞組電樞繞組電樞繞組由銅導(dǎo)線按一定的規(guī)律繞制而成。電樞繞組由銅導(dǎo)線按一定的規(guī)律繞制而成。3換向器（整流子）換向器（整流子） 作用：作用：“內(nèi)交流內(nèi)交流”與與“外直流外直流”相互轉(zhuǎn)換的作用。相互轉(zhuǎn)換的作用。 換向器由許多換向片構(gòu)成，換向片采用紫銅或銅合金制成。換向器由許多換向片構(gòu)成，換向片采用紫銅或銅合金制成。 第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)16.3 直流電機(jī)的勵磁方式和額定值一、勵磁方式一、勵磁方式直流電機(jī)勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式

10、（勵磁方式不同電機(jī)性能不同）。直流電機(jī)勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式（勵磁方式不同電機(jī)性能不同）。 他勵他勵 并勵并勵 串勵串勵 復(fù)勵復(fù)勵勵磁方式分四種：勵磁方式分四種：（以發(fā)動機(jī)為例）（以發(fā)動機(jī)為例）第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)二、額定值二、額定值NP1額定功率額定功率 （W、kW）發(fā)電機(jī)：指電刷端輸出的電功率；發(fā)電機(jī)：指電刷端輸出的電功率；電動機(jī)：指軸上輸出的機(jī)械功率。電動機(jī)：指軸上輸出的機(jī)械功率。指電機(jī)額定運行時的輸出功率指電機(jī)額定運行時的輸出功率3. 額定電流額定電流指電機(jī)額定運行時電樞出線中的電流。指電機(jī)額定運行時電樞出線中的電流。 （A）NI2. 額定電壓額定電壓NU指電機(jī)額定運行時電樞出線端的電壓。指電機(jī)額定運行時電樞出線端的電壓。 （V）4. 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 （ ）指電機(jī)額定運行時電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。指電機(jī)額定運行時電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。/minrNn5. 額