直流電機(jī)的基本原理和電磁關(guān)系和方程式

1、直流電機(jī)的基本原理和電磁關(guān)系和方程式目 錄16.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)16.2 直流電樞繞組16.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)和電樞反應(yīng)16.4 電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電壓、功率平衡方程式16.5 電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩平衡方程式16.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：1良好的起動(dòng)和調(diào)速性能2方便、可靠、波形好、對(duì)電源的干擾小缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高、維護(hù)不便特點(diǎn)：換向器，旋轉(zhuǎn)電樞用途：1直流電源（如同步機(jī)勵(lì)磁機(jī)）2調(diào)速性能要求高的場(chǎng)所電車、電力機(jī)車直流電機(jī)模型固定部分（定子）：主磁極、電刷轉(zhuǎn)動(dòng)部分（轉(zhuǎn)子）：鐵心和電樞繞組換向器的作用： 1、實(shí)現(xiàn)電刷與換向片的滑動(dòng)接觸，使電樞旋轉(zhuǎn)回路與外電路（靜止）相連 2、

2、改變電勢(shì)、電流的方向（機(jī)械式整流或逆變）實(shí)際的電樞有多個(gè)線圈、多對(duì)磁極(減小脈沖，提高功率）理論上一臺(tái)電機(jī)既可以作電動(dòng)機(jī)又可以作發(fā)電機(jī)(可逆)外部電刷兩端電動(dòng)勢(shì)為直流量內(nèi)部線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)、流過的電流是交流量結(jié)論：定子：主磁極、換向極、機(jī)座、端蓋、電刷裝置轉(zhuǎn)子：電樞鐵心 、電樞繞組、換向片、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、定子部分主磁極作用：建立主磁場(chǎng)。構(gòu)成：疊片鐵心和套裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組 機(jī)座作用：1、主磁路的一部分 2、電機(jī)的結(jié)構(gòu)框架構(gòu)成：用厚鋼板彎成筒形焊成或鑄鋼件制成換向極：作用: 是改善直流電機(jī)的換向情況，不產(chǎn)生有害的火花構(gòu)成：鐵心和繞組構(gòu)成，固定在機(jī)座上，對(duì)數(shù)同主磁極電刷裝

3、置作用：電樞電路的引出（或引入）裝置。構(gòu)成：電刷(石墨)、刷握、刷桿和連線等。二、轉(zhuǎn)子部分電樞鐵心作用：1、主磁路的一部分； 2、電樞繞組的支撐部件。構(gòu)成：一般用厚0.5且沖有齒、槽 的硅鋼片疊壓、夾緊而成 電樞繞組作用：產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，承載電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩構(gòu)成：圓截面銅線或扁導(dǎo)線、空心導(dǎo)線 （槽楔、絕緣材料）換向片：作用：與電刷配合，以機(jī)械方式輸入（出）直流電動(dòng)勢(shì) 構(gòu)成：許多鴿尾形的換向片排成一個(gè)圓筒，之間用云母片絕緣，兩端再用兩個(gè)V形環(huán)夾緊而構(gòu)成。換向片墊圈絕緣層套筒直流電機(jī)的換向片交流電機(jī)的集電環(huán)三、勵(lì)磁方式勵(lì)磁繞組的供電方式稱為勵(lì)磁方式。直流電機(jī)按勵(lì)磁方式分類他勵(lì)自勵(lì)(發(fā)電機(jī)）永磁并勵(lì)串勵(lì)

4、復(fù)勵(lì)積復(fù)勵(lì)差復(fù)勵(lì)他勵(lì)勵(lì)磁繞組由其他電源供電，勵(lì)磁繞組與電樞繞組不相連。*以發(fā)電機(jī)為例并勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。他勵(lì)并勵(lì)串勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)串勵(lì)復(fù)勵(lì)并勵(lì)和串勵(lì)兩種勵(lì)磁方式的結(jié)合。兩勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同則為積復(fù)勵(lì)，反之為差復(fù)勵(lì)。長分接法短分接法四 、直流電機(jī)的額定值（1）額定功率：指電機(jī)在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)， 電機(jī)的輸出功率，以kW表示。 對(duì)電動(dòng)機(jī)，額定功率是指輸出的機(jī)械功率； 對(duì)發(fā)電機(jī)，額定功率是指輸出的電功率。（2）額定電壓：指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以V表示。（3）額定電流：指電機(jī)運(yùn)行在時(shí)，電機(jī)的電流，以A表示。（4）額定轉(zhuǎn)速：指額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以r/m

5、in表示。（5）額定勵(lì)磁電壓: （僅對(duì)他勵(lì)電機(jī)）。課時(shí)小結(jié)1、直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)？結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？換向器的作用？（重點(diǎn)）2、直流發(fā)電機(jī)（電動(dòng)機(jī)）的工作原理？3、直流電機(jī)的換向器和交流電機(jī)集電環(huán)的異同點(diǎn)？4、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及其特點(diǎn)？接線圖？ （重點(diǎn)）5、額定值：PN、UN、IN16.2 直流電樞繞組一、直流電樞繞組的基本知識(shí)1、電樞繞組的基本要求：產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電勢(shì)；允許通過規(guī)定的電流；節(jié)約材料、工藝簡單、運(yùn)行可靠2、相關(guān)術(shù)語元件(線圈)：構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。實(shí)槽Z：實(shí)際槽數(shù)Z虛槽Ze：一個(gè)槽的每一層有C個(gè)線圈邊并列，ZecZC=2C=3元件數(shù)S 、換向片數(shù)K 、總導(dǎo)體數(shù)N

6、疊繞組：后一個(gè)元件緊疊在前一個(gè)元件，整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn)。波繞組：相隔約一對(duì)極距的相應(yīng)元件串聯(lián)起來，象波浪式的前進(jìn)。特點(diǎn)：相鄰兩元件（串連）在電樞表面僅差一個(gè)虛槽（換向片） 特點(diǎn)：相鄰兩元件相隔約為一對(duì)極距第一節(jié)距y1：指線圈的跨距第二節(jié)距y2：前一元件下層邊與后一元件上層邊的距離合成節(jié)距y：相串連的兩元件對(duì)應(yīng)圈邊在電樞表面跨過的距離換向節(jié)距yk：同一元件首末端連接的換向片之間的距離3、直流電樞繞組的基本型式閉合繞組：從電樞上某一導(dǎo)體出發(fā)，按一定的規(guī)律串連所有導(dǎo)體后，仍回到出發(fā)點(diǎn)，自成閉合回路。五種連接型式：單迭、復(fù)迭、單波、復(fù)波、混合繞組基本型式：單迭、單波一、單疊繞組 2）第一節(jié)距： 3）

7、合成節(jié)距： 4）第二節(jié)距：（y0右行；yUEa方向與Ia方向一致2、電動(dòng)機(jī)情況下特點(diǎn)：EaUEa方向與Ia方向相反并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)三、功率平衡式 1、發(fā)電機(jī)情況下 ( 以并勵(lì)為例 )電磁功率：（電功率）（機(jī)械功率）輸入機(jī)械功率： 式中：p0=pmec+pFe 空載損耗（不變損耗） pa+pb 負(fù)載損耗（可變損耗，空載時(shí)可略）效率：=P2/P1=(P1-p)/P12、電動(dòng)機(jī)情況下 ( 以并勵(lì)為例 )（電功率）（機(jī)械功率）a)電樞繞組中某一導(dǎo)體的所受電磁力為:該電磁力所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為:b)總電磁轉(zhuǎn)矩:16.5 電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩平衡方程式DaFjc)為簡化計(jì)算,設(shè)每極平均磁通密度為:則總電磁轉(zhuǎn)矩:則一根導(dǎo)體的平均電磁轉(zhuǎn)矩為:d)電磁轉(zhuǎn)矩也可以利用電磁功率來求:e)兩個(gè)重要表達(dá)式:1、直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡式:原動(dòng)機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩為:空載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩:2、直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡式:電動(dòng)機(jī)的軸上輸出轉(zhuǎn)矩:課時(shí)小結(jié)1、直流電機(jī)電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式？ (重點(diǎn))Ea=CenCe=PN/(60a)2、直流發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的電壓平衡方程和功率平衡？發(fā)電機(jī)： Ea=U+Iara+2U電動(dòng)機(jī)： Ea=U-Iar