電機(jī)與電力電子技術(shù)-直流電機(jī)-電子課件

直流電機(jī)直流電機(jī)第二章直流電機(jī)結(jié)束2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.5直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理第二章直流電機(jī)結(jié)束2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.1直流電機(jī)工作原理

產(chǎn)生電能要兩個必要條件：有一個磁場存在；導(dǎo)體切割磁場磁力線，e=Blv2.直流電動機(jī)工作原理基本原理：電磁感應(yīng)定律基本原理：電磁力定律

產(chǎn)生力矩要兩個必要條件：有一個磁場存在；導(dǎo)體中有電流f=Bli1.直流發(fā)電機(jī)工作原理2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.1直流電機(jī)工作原2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（a）ab邊在N極下時圖2.1直流發(fā)電機(jī)工作原理示意圖2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（a）ab邊在N極下時圖22.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)

（b）ab邊在S極下時圖2.1直流發(fā)電機(jī)工作原理示意圖2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（b）ab邊在S極2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（a）ab邊在N極下時圖2.2直流電動機(jī)工作原理示意圖2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（a）ab邊在N極下時2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（a）ab邊在N極下時圖2.2直流電動機(jī)工作原理示意圖2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（a）ab邊在N極下時2.1.2直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)定子：主磁極（勵磁繞組主極鐵心）換向極（繞組和鐵心）機(jī)座端蓋電刷裝置轉(zhuǎn)子：電樞繞組電樞鐵心換向器轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇氣隙：定子電樞間的主磁路上1~3mm2.1.2直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)定子2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)定子2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)主磁極

2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)主磁極2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子

2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子鐵芯

2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子鐵芯2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)換向器結(jié)構(gòu)

2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)換向器結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.3直流電機(jī)額定值

額定值是制造廠對各種電氣設(shè)備在指定工作條件下運(yùn)行時所規(guī)定的一些量值。在額定狀態(tài)下運(yùn)行時，可以保證各電氣設(shè)備長期可靠地工作。并具有優(yōu)良的性能。額定值也是制造廠和用戶進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計或試驗(yàn)的依據(jù)。額定值通常標(biāo)在各電氣的銘牌上，故又叫銘牌值。2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.3直流電機(jī)額定值2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)1、額定功率PN：電機(jī)額定工作狀況下的輸出功率KW發(fā)電機(jī)是出線端輸出的電功率。PN=UNIN電動機(jī)是軸上輸出的機(jī)械功率。PN=UNIN

N2、額定電壓UN

（V）3、額定電流IN

（A）4、額定轉(zhuǎn)速nN

（r/min或轉(zhuǎn)/分鐘）為額定旋轉(zhuǎn)角速度，rad/s。

2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)1、額定功率PN：電機(jī)額定2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.4直流電機(jī)勵磁方式1、他勵直流電機(jī)UUfIaIL2、并勵直流電機(jī)UUfIaILIf2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.4直流電機(jī)勵磁方3、串勵直流電機(jī)UUfIaILIf4、短復(fù)勵直流電機(jī)UIaILIf12.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)3、串勵直流電機(jī)UUfIaILIf4、短復(fù)勵直流電機(jī)UIaI5、長復(fù)勵直流電機(jī)UIaILIf12.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)5、長復(fù)勵直流電機(jī)UIaILIf12.1直流電機(jī)的工作原2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場2.2.1電樞繞組

電樞繞組是機(jī)、電能量轉(zhuǎn)換的核心部件，它是由繞組元件和換向片組成的閉合回路。1、基本概念:多匝線圈端接部分有效邊出線端換向片

（1）元件（線圈）：兩端分別連接兩個換向片的一匝或多匝線圈2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場2.2.1電樞繞組（a）單匝單疊；（b）多匝單疊；（c）單匝單波；（d）多匝單波圖2.8電樞繞組元件2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（a）單匝單疊；（b）多匝單疊；（c）單匝單波；2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場(2)極距：相鄰兩極間的距離，用長度cm或槽數(shù)表示.(3)疊繞組與波繞組（a）疊繞組（b）波繞組2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場(2)極距：相（5）元件數(shù)和換向片數(shù)元件數(shù)S=換向片數(shù)K（6）虛槽數(shù)和實(shí)槽數(shù)每槽每層放一個元件邊元件數(shù)S=實(shí)槽數(shù)Z每槽每層放n個元件邊元件數(shù)S=虛槽數(shù)Zi=nZ（4）雙層繞組2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（5）元件數(shù)和換向片數(shù)元件數(shù)S=換向片數(shù)K（6）虛槽數(shù)和實(shí)槽（7）繞組的第一節(jié)距Y1Y1：一個元件兩個有效邊在電樞表面的距離，用槽數(shù)表示Y1Y1=Zi/2p其中Zi

：虛槽數(shù)；p：極對數(shù)Y1=，稱整距繞組Y1<，稱短距繞組Y1>，稱長距繞組上一張下一張結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（7）繞組的第一節(jié)距Y1Y1：一個元件兩個有效邊在電樞表面的（8）繞組的第二節(jié)距Y2Y2：兩個相串聯(lián)元件中，前一元件的下元件邊與后一元件的上元件邊的距離。（9）合成節(jié)距YY：兩個相串聯(lián)元件對應(yīng)邊的距離（10）換向器節(jié)距Yk

Yk：一個元件的兩個出線端連接的兩個換向片之間的距離。Y=YkY2YYk2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（8）繞組的第二節(jié)距Y2Y2：兩個相串聯(lián)元件2.單疊繞組特點(diǎn)：Y=Yk=1

例2-1：一直流機(jī)S=K=Ze=16，2P=4，畫出雙層單疊繞組。（1）計算Y=Yk=1Y1=Z/2P=16/4=4（整距）上一張下一張結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場2.單疊繞組特點(diǎn)：Y=Yk=1例2-1：一（2）編制繞組連接表

1）對元件編號；上邊槽號下邊槽號5116227338495678910411121314151610111213141516123上一張下一張

3）連接元件（y1=4)。2）對槽編號；結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（2）編制繞組連接表1）對元件編號；上邊槽號（3）畫繞組展開圖先對槽編號；1號元件上邊放1號槽，用實(shí)線；下邊放在+Y1（5）號槽，用虛線表示；其余元件依此放置SNSNBB線圈V1235891041112131415166721615134567891011121314152.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（3）畫繞組展開圖先對槽編號；1號元件上邊放1號槽，用實(shí)線；（4）繞組并聯(lián)支路圖電樞輸出總電勢等于支路電勢；電樞輸出總電流等于各條支路電流之和。上一張下一張23487610111216151459131+-上下上下結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（4）繞組并聯(lián)支路圖電樞輸出總電勢等于支路電勢；上一張下一張（4）繞組并聯(lián)支路圖單疊繞組中：并聯(lián)支路數(shù)=極數(shù)，即2a=2p其中a:并聯(lián)支路對數(shù)；P：極對數(shù)上一張下一張23487610111216151459131+-上下上下結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（4）繞組并聯(lián)支路圖單疊繞組中：并聯(lián)支路數(shù)=極數(shù)，即2a=2結(jié)論：

單疊繞組并聯(lián)支路數(shù)多，每個支路里的元件數(shù)少，適用于較低電壓、較大電流的電機(jī)。

實(shí)際應(yīng)用中還有單波、復(fù)疊、復(fù)波以及混合繞組等。播放直流電機(jī)視頻2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場結(jié)論：實(shí)際應(yīng)用中還有單波、復(fù)疊、復(fù)波以及混合繞組等。播放直流2.2.2直流電機(jī)內(nèi)的磁場1、空載磁場主磁通漏磁通上一張下一張結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場2.2.2直流電機(jī)內(nèi)的磁場1、空載磁場主磁通漏磁通上一張下上一張下一張結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場上一張下一張結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場上一張下一張

氣隙磁密波形圖Bav0bbBm結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場上一張下一張氣隙磁密波形圖Bav0bbBm結(jié)2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場圖2.14直流電機(jī)電樞磁場2.電樞建立的磁場及電樞反應(yīng)現(xiàn)象2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場圖2.14直流電機(jī)電樞磁場2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場圖2.15電樞反應(yīng)現(xiàn)象磁場分布2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場圖2.15電樞反應(yīng)現(xiàn)象磁場3.磁化曲線

電機(jī)主磁通與勵磁電流的關(guān)系；可以計算或?qū)嶒?yàn)測定；If氣隙線abc上一張下一張If小時鐵心不飽和，F(xiàn)主要作用在氣隙上結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場3.磁化曲線電機(jī)主磁通與勵磁電流的關(guān)系；可以計算2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.3.1電樞電動勢1.氣隙磁密的分布將氣隙磁密波等效為矩形波。BavB0每極下主磁通為：磁極有效長度上一張下一張2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.3.1電2.電樞導(dǎo)體電勢BavBAV

導(dǎo)體A在磁場中運(yùn)動，其中會感應(yīng)電勢eav。導(dǎo)體速度導(dǎo)體長度NST1n2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.電樞導(dǎo)體電勢BavBAV導(dǎo)體A在磁場中23487610111216151459131

電樞繞組任何時刻都由2a個并聯(lián)支路構(gòu)成；當(dāng)為整距繞組，且電刷在幾何中性線時，電樞繞組總電勢=每條支路中所有串聯(lián)導(dǎo)體感應(yīng)電勢之和。

電樞繞組有S個元件，每元件匝數(shù)為Nk，則電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)N=2SNk每條支路的導(dǎo)體數(shù)為：N/2a下一張2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率23487610111216151459131電樞繞組電勢Ea為：用磁通表示用轉(zhuǎn)速表示每極下主磁通為：上一張下一張Ce稱為電動勢常數(shù)2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率電樞繞組電勢Ea為：用磁通表示用轉(zhuǎn)速表示每極下主磁通為：上一Ce=NP/60a:叫電勢常數(shù):每極磁通量n:電機(jī)轉(zhuǎn)速N(z):繞組總導(dǎo)體數(shù)P:極對數(shù)a:繞組并聯(lián)支路對數(shù)結(jié)論：1、電樞繞組電勢與磁通、轉(zhuǎn)速成正比。2、Ea表達(dá)式雖然在整距繞組情況下推導(dǎo)出，但對短距、長距也適用。3、若電刷不在幾何中性線時，Ea將減小。上一張下一張2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率Ce=NP/60a:叫電勢常數(shù):每極磁通量n:電機(jī)轉(zhuǎn)速N(2.3.2直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩1.每根導(dǎo)體電磁力矩BavbAf導(dǎo)體A通電流ia，其在磁場中受電磁力fav。導(dǎo)體長度當(dāng)電樞導(dǎo)體中有電流通過時，該導(dǎo)體在磁場中就產(chǎn)生電磁力。該根導(dǎo)體的電磁力矩：SNTavD為電樞直徑2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.3.2直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩1.每根導(dǎo)體電磁力矩Bavb該根導(dǎo)體的電磁力矩：SNTav電樞總電流上一張下一張2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率該根導(dǎo)體的電磁力矩：SNTav電樞總電流上一張下一張2.32.電樞繞組總電磁力矩總電磁力矩Tem=總導(dǎo)體數(shù)Tav轉(zhuǎn)矩常數(shù)NSTem3.Ce、CT的關(guān)系上一張2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.電樞繞組總電磁力矩總電磁力矩Tem=總導(dǎo)體數(shù)Tav轉(zhuǎn)矩2.3.3直流電機(jī)的電磁功率2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.3.3直流電機(jī)的電磁功率2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電2.4.1直流電動機(jī)的平衡方程1、電動勢方程U、I正方向如圖，

Ea為反電勢U=Ea+IaRa電樞總等效內(nèi)阻電樞感應(yīng)電勢Ea=Cen上下結(jié)束2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4.1直流電動機(jī)的平衡方程1、電動勢方程U、I正方向如2、轉(zhuǎn)矩方程

電磁轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩，負(fù)載和空載轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩。穩(wěn)定運(yùn)行時轉(zhuǎn)矩方程為：Tem=T2+T0=TL電磁轉(zhuǎn)矩=CTIa空載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩上下結(jié)束輸出轉(zhuǎn)距2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2、轉(zhuǎn)矩方程電磁轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩，負(fù)載和空載轉(zhuǎn)3、功率方程1）輸入功率勵磁損耗2）電樞功率電樞功率分為電磁功率和電樞銅耗。上下結(jié)束2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理pcub為電刷接觸損耗3、功率方程1）輸入功率勵磁損耗2）電樞功率電樞功率分為電磁3）電磁功率的分配機(jī)械損耗鐵損耗附加損耗其中：2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理3）電磁功率的分配機(jī)械損耗鐵損耗附加損耗其中：2.4直流電4）總功率的分配總損耗p效率：功率流程:2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理4）總功率的分配總損耗p效率：功率流程:2.4直流電動機(jī)直流電動機(jī)的基本方程小結(jié)：電勢：U=Ea+IaRa轉(zhuǎn)矩：Tem=T2+T0功率:P1=pcuf+pcu+p0+P2P1P2PcufGIfNST2T0nEaIaUpcuPemp02.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理Tem直流電動機(jī)的基本方程小結(jié)：電勢：U=Ea+IaRa轉(zhuǎn)矩：2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4.2直流電動機(jī)的工作特性

電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩Tem、效率與電樞電流Ia的關(guān)系叫工作特性。包含有以下幾種：轉(zhuǎn)速特性：n=f(Ia）轉(zhuǎn)矩特性：Tem=f(Ia）效率特性：

=f(Ia）機(jī)械特性：n=f(Tem)上下

轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系稱為電動機(jī)的機(jī)械特性。結(jié)束2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4.2直流電動機(jī)的工作特性電動機(jī)的轉(zhuǎn)速nB）數(shù)學(xué)表達(dá)式：電勢：U=Ea+IaRa且Ea=Cenn=UNCeRaCeIa=n0-βIaUN式中：n0=Ce理想空載轉(zhuǎn)速β=RaCe斜率nIa0n0

電機(jī)實(shí)際空載運(yùn)行時存在T0，Ia00，實(shí)際空載轉(zhuǎn)速n0′<n0Ia01、轉(zhuǎn)速特性：n=f(Ia）A）條件：U=UN,If=IfNT2NTemT0nEaIa+-UGIfI2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理B）數(shù)學(xué)表達(dá)式：電勢：U=Ea+IaRa且Ea=CennC）轉(zhuǎn)速變化率n：nIa0n0IaNnNn=n0-nN

nN100%他、并勵電機(jī)n=（2~8）%上下結(jié)束D）考慮電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)，轉(zhuǎn)速有可能要上升？2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理C）轉(zhuǎn)速變化率n：nIa0n0IaNnNn=n0-n2、轉(zhuǎn)矩特性：Tem=f(Ia）A）條件：U=UN，If=IfNTem=CTIaTIa0上下B）數(shù)學(xué)表達(dá)式：C）考慮電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)，曲線如何？2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2、轉(zhuǎn)矩特性：Tem=f(Ia）A）條件：U=UN，If=3、效率特性：

=f(Ia）A）條件：U=UN，If=IfN

=P2p1100%

=P1-pcua-p0p1100%

=P1-Ia2Ra-p0p1100%pcua：可變損耗；p0：不變損耗Ia02.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理3、效率特性：=f(Ia）A）條件：U=UN，If2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4.3直流電機(jī)的可逆原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4.3直流電機(jī)的可逆原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.5直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理2.5.1直流發(fā)電機(jī)的平衡方程Ea=CeФnT1=Tem+T02.5直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理2.5.1直流發(fā)電機(jī)的平衡方程E2.5直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理所以，功率平衡方程P1=?Pem還等于什么？2.5直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理所以，功率平衡方程P1=?2.5直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理2.5.2直流發(fā)電機(jī)的工作特性

空載特性

1.空載特性前提：n=nNIa=0電樞電動勢定義？2.5直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理2.5.2直流發(fā)電機(jī)的工作特性2.5直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理外特性

2.外特性前提：n=nNIf=IfN1、電壓平衡方程？2、為何不是一條下傾的直線？3、并勵時為何端電壓下降更快？2.5直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理外特性2.外特性前提：1、電壓平本章思政：西門子與直流電機(jī)1、1866年，西門子人生最大成就：發(fā)明直流發(fā)電機(jī)-------電氣時代到來的標(biāo)志2、1879年，西門子公司的直流電動機(jī)驅(qū)動的世界第一

臺電動汽車（電機(jī)車）--------首次應(yīng)用直流電動機(jī)--------四輪電動汽車首次出現(xiàn)

偉大成就！

如何造就？（1）興趣（探究）；（2）合作（互補(bǔ)）。本章思政：西門子與直流電機(jī)直流電機(jī)直流電機(jī)第二章直流電機(jī)結(jié)束2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.5直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理第二章直流電機(jī)結(jié)束2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.1直流電機(jī)工作原理

產(chǎn)生電能要兩個必要條件：有一個磁場存在；導(dǎo)體切割磁場磁力線，e=Blv2.直流電動機(jī)工作原理基本原理：電磁感應(yīng)定律基本原理：電磁力定律

產(chǎn)生力矩要兩個必要條件：有一個磁場存在；導(dǎo)體中有電流f=Bli1.直流發(fā)電機(jī)工作原理2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.1直流電機(jī)工作原2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（a）ab邊在N極下時圖2.1直流發(fā)電機(jī)工作原理示意圖2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（a）ab邊在N極下時圖22.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)

（b）ab邊在S極下時圖2.1直流發(fā)電機(jī)工作原理示意圖2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（b）ab邊在S極2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（a）ab邊在N極下時圖2.2直流電動機(jī)工作原理示意圖2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（a）ab邊在N極下時2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（a）ab邊在N極下時圖2.2直流電動機(jī)工作原理示意圖2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)（a）ab邊在N極下時2.1.2直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)定子：主磁極（勵磁繞組主極鐵心）換向極（繞組和鐵心）機(jī)座端蓋電刷裝置轉(zhuǎn)子：電樞繞組電樞鐵心換向器轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇氣隙：定子電樞間的主磁路上1~3mm2.1.2直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)定子2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)定子2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)主磁極

2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)主磁極2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子

2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子鐵芯

2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子鐵芯2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)換向器結(jié)構(gòu)

2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)換向器結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.3直流電機(jī)額定值

額定值是制造廠對各種電氣設(shè)備在指定工作條件下運(yùn)行時所規(guī)定的一些量值。在額定狀態(tài)下運(yùn)行時，可以保證各電氣設(shè)備長期可靠地工作。并具有優(yōu)良的性能。額定值也是制造廠和用戶進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計或試驗(yàn)的依據(jù)。額定值通常標(biāo)在各電氣的銘牌上，故又叫銘牌值。2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.3直流電機(jī)額定值2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)1、額定功率PN：電機(jī)額定工作狀況下的輸出功率KW發(fā)電機(jī)是出線端輸出的電功率。PN=UNIN電動機(jī)是軸上輸出的機(jī)械功率。PN=UNIN

N2、額定電壓UN

（V）3、額定電流IN

（A）4、額定轉(zhuǎn)速nN

（r/min或轉(zhuǎn)/分鐘）為額定旋轉(zhuǎn)角速度，rad/s。

2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)1、額定功率PN：電機(jī)額定2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.4直流電機(jī)勵磁方式1、他勵直流電機(jī)UUfIaIL2、并勵直流電機(jī)UUfIaILIf2.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.4直流電機(jī)勵磁方3、串勵直流電機(jī)UUfIaILIf4、短復(fù)勵直流電機(jī)UIaILIf12.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)3、串勵直流電機(jī)UUfIaILIf4、短復(fù)勵直流電機(jī)UIaI5、長復(fù)勵直流電機(jī)UIaILIf12.1直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)5、長復(fù)勵直流電機(jī)UIaILIf12.1直流電機(jī)的工作原2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場2.2.1電樞繞組

電樞繞組是機(jī)、電能量轉(zhuǎn)換的核心部件，它是由繞組元件和換向片組成的閉合回路。1、基本概念:多匝線圈端接部分有效邊出線端換向片

（1）元件（線圈）：兩端分別連接兩個換向片的一匝或多匝線圈2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場2.2.1電樞繞組（a）單匝單疊；（b）多匝單疊；（c）單匝單波；（d）多匝單波圖2.8電樞繞組元件2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（a）單匝單疊；（b）多匝單疊；（c）單匝單波；2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場(2)極距：相鄰兩極間的距離，用長度cm或槽數(shù)表示.(3)疊繞組與波繞組（a）疊繞組（b）波繞組2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場(2)極距：相（5）元件數(shù)和換向片數(shù)元件數(shù)S=換向片數(shù)K（6）虛槽數(shù)和實(shí)槽數(shù)每槽每層放一個元件邊元件數(shù)S=實(shí)槽數(shù)Z每槽每層放n個元件邊元件數(shù)S=虛槽數(shù)Zi=nZ（4）雙層繞組2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（5）元件數(shù)和換向片數(shù)元件數(shù)S=換向片數(shù)K（6）虛槽數(shù)和實(shí)槽（7）繞組的第一節(jié)距Y1Y1：一個元件兩個有效邊在電樞表面的距離，用槽數(shù)表示Y1Y1=Zi/2p其中Zi

：虛槽數(shù)；p：極對數(shù)Y1=，稱整距繞組Y1<，稱短距繞組Y1>，稱長距繞組上一張下一張結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（7）繞組的第一節(jié)距Y1Y1：一個元件兩個有效邊在電樞表面的（8）繞組的第二節(jié)距Y2Y2：兩個相串聯(lián)元件中，前一元件的下元件邊與后一元件的上元件邊的距離。（9）合成節(jié)距YY：兩個相串聯(lián)元件對應(yīng)邊的距離（10）換向器節(jié)距Yk

Yk：一個元件的兩個出線端連接的兩個換向片之間的距離。Y=YkY2YYk2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（8）繞組的第二節(jié)距Y2Y2：兩個相串聯(lián)元件2.單疊繞組特點(diǎn)：Y=Yk=1

例2-1：一直流機(jī)S=K=Ze=16，2P=4，畫出雙層單疊繞組。（1）計算Y=Yk=1Y1=Z/2P=16/4=4（整距）上一張下一張結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場2.單疊繞組特點(diǎn)：Y=Yk=1例2-1：一（2）編制繞組連接表

1）對元件編號；上邊槽號下邊槽號5116227338495678910411121314151610111213141516123上一張下一張

3）連接元件（y1=4)。2）對槽編號；結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（2）編制繞組連接表1）對元件編號；上邊槽號（3）畫繞組展開圖先對槽編號；1號元件上邊放1號槽，用實(shí)線；下邊放在+Y1（5）號槽，用虛線表示；其余元件依此放置SNSNBB線圈V1235891041112131415166721615134567891011121314152.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（3）畫繞組展開圖先對槽編號；1號元件上邊放1號槽，用實(shí)線；（4）繞組并聯(lián)支路圖電樞輸出總電勢等于支路電勢；電樞輸出總電流等于各條支路電流之和。上一張下一張23487610111216151459131+-上下上下結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（4）繞組并聯(lián)支路圖電樞輸出總電勢等于支路電勢；上一張下一張（4）繞組并聯(lián)支路圖單疊繞組中：并聯(lián)支路數(shù)=極數(shù)，即2a=2p其中a:并聯(lián)支路對數(shù)；P：極對數(shù)上一張下一張23487610111216151459131+-上下上下結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場（4）繞組并聯(lián)支路圖單疊繞組中：并聯(lián)支路數(shù)=極數(shù)，即2a=2結(jié)論：

單疊繞組并聯(lián)支路數(shù)多，每個支路里的元件數(shù)少，適用于較低電壓、較大電流的電機(jī)。

實(shí)際應(yīng)用中還有單波、復(fù)疊、復(fù)波以及混合繞組等。播放直流電機(jī)視頻2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場結(jié)論：實(shí)際應(yīng)用中還有單波、復(fù)疊、復(fù)波以及混合繞組等。播放直流2.2.2直流電機(jī)內(nèi)的磁場1、空載磁場主磁通漏磁通上一張下一張結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場2.2.2直流電機(jī)內(nèi)的磁場1、空載磁場主磁通漏磁通上一張下上一張下一張結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場上一張下一張結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場上一張下一張

氣隙磁密波形圖Bav0bbBm結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場上一張下一張氣隙磁密波形圖Bav0bbBm結(jié)2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場圖2.14直流電機(jī)電樞磁場2.電樞建立的磁場及電樞反應(yīng)現(xiàn)象2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場圖2.14直流電機(jī)電樞磁場2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場圖2.15電樞反應(yīng)現(xiàn)象磁場分布2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場圖2.15電樞反應(yīng)現(xiàn)象磁場3.磁化曲線

電機(jī)主磁通與勵磁電流的關(guān)系；可以計算或?qū)嶒?yàn)測定；If氣隙線abc上一張下一張If小時鐵心不飽和，F(xiàn)主要作用在氣隙上結(jié)束2.2直流電機(jī)電樞繞組與磁場3.磁化曲線電機(jī)主磁通與勵磁電流的關(guān)系；可以計算2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.3.1電樞電動勢1.氣隙磁密的分布將氣隙磁密波等效為矩形波。BavB0每極下主磁通為：磁極有效長度上一張下一張2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.3.1電2.電樞導(dǎo)體電勢BavBAV

導(dǎo)體A在磁場中運(yùn)動，其中會感應(yīng)電勢eav。導(dǎo)體速度導(dǎo)體長度NST1n2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.電樞導(dǎo)體電勢BavBAV導(dǎo)體A在磁場中23487610111216151459131

電樞繞組任何時刻都由2a個并聯(lián)支路構(gòu)成；當(dāng)為整距繞組，且電刷在幾何中性線時，電樞繞組總電勢=每條支路中所有串聯(lián)導(dǎo)體感應(yīng)電勢之和。

電樞繞組有S個元件，每元件匝數(shù)為Nk，則電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)N=2SNk每條支路的導(dǎo)體數(shù)為：N/2a下一張2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率23487610111216151459131電樞繞組電勢Ea為：用磁通表示用轉(zhuǎn)速表示每極下主磁通為：上一張下一張Ce稱為電動勢常數(shù)2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率電樞繞組電勢Ea為：用磁通表示用轉(zhuǎn)速表示每極下主磁通為：上一Ce=NP/60a:叫電勢常數(shù):每極磁通量n:電機(jī)轉(zhuǎn)速N(z):繞組總導(dǎo)體數(shù)P:極對數(shù)a:繞組并聯(lián)支路對數(shù)結(jié)論：1、電樞繞組電勢與磁通、轉(zhuǎn)速成正比。2、Ea表達(dá)式雖然在整距繞組情況下推導(dǎo)出，但對短距、長距也適用。3、若電刷不在幾何中性線時，Ea將減小。上一張下一張2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率Ce=NP/60a:叫電勢常數(shù):每極磁通量n:電機(jī)轉(zhuǎn)速N(2.3.2直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩1.每根導(dǎo)體電磁力矩BavbAf導(dǎo)體A通電流ia，其在磁場中受電磁力fav。導(dǎo)體長度當(dāng)電樞導(dǎo)體中有電流通過時，該導(dǎo)體在磁場中就產(chǎn)生電磁力。該根導(dǎo)體的電磁力矩：SNTavD為電樞直徑2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.3.2直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩1.每根導(dǎo)體電磁力矩Bavb該根導(dǎo)體的電磁力矩：SNTav電樞總電流上一張下一張2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率該根導(dǎo)體的電磁力矩：SNTav電樞總電流上一張下一張2.32.電樞繞組總電磁力矩總電磁力矩Tem=總導(dǎo)體數(shù)Tav轉(zhuǎn)矩常數(shù)NSTem3.Ce、CT的關(guān)系上一張2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.電樞繞組總電磁力矩總電磁力矩Tem=總導(dǎo)體數(shù)Tav轉(zhuǎn)矩2.3.3直流電機(jī)的電磁功率2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率2.3.3直流電機(jī)的電磁功率2.3直流電機(jī)電樞電動勢、電2.4.1直流電動機(jī)的平衡方程1、電動勢方程U、I正方向如圖，

Ea為反電勢U=Ea+IaRa電樞總等效內(nèi)阻電樞感應(yīng)電勢Ea=Cen上下結(jié)束2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4.1直流電動機(jī)的平衡方程1、電動勢方程U、I正方向如2、轉(zhuǎn)矩方程

電磁轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩，負(fù)載和空載轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩。穩(wěn)定運(yùn)行時轉(zhuǎn)矩方程為：Tem=T2+T0=TL電磁轉(zhuǎn)矩=CTIa空載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩上下結(jié)束輸出轉(zhuǎn)距2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2、轉(zhuǎn)矩方程電磁轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩，負(fù)載和空載轉(zhuǎn)3、功率方程1）輸入功率勵磁損耗2）電樞功率電樞功率分為電磁功率和電樞銅耗。上下結(jié)束2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理pcub為電刷接觸損耗3、功率方程1）輸入功率勵磁損耗2）電樞功率電樞功率分為電磁3）電磁功率的分配機(jī)械損耗鐵損耗附加損耗其中：2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理3）電磁功率的分配機(jī)械損耗鐵損耗附加損耗其中：2.4直流電4）總功率的分配總損耗p效率：功率流程:2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理4）總功率的分配總損耗p效率：功率流程:2.4直流電動機(jī)直流電動機(jī)的基本方程小結(jié)：電勢：U=Ea+IaRa轉(zhuǎn)矩：Tem=T2+T0功率:P1=pcuf+pcu+p0+P2P1P2PcufGIfNST2T0nEaIaUpcuPemp02.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理Tem直流電動機(jī)的基本方程小結(jié)：電勢：U=Ea+IaRa轉(zhuǎn)矩：2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4.2直流電動機(jī)的工作特性

電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩Tem、效率與電樞電流Ia的關(guān)系叫工作特性。包含有以下幾種：轉(zhuǎn)速特性：n=f(Ia）轉(zhuǎn)矩特性：Tem=f(Ia）效率特性：

=f(Ia）機(jī)械特性：n=f(Tem)上下

轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系稱為電動機(jī)的機(jī)械特性。結(jié)束2.4直流電動機(jī)運(yùn)行原理2.4.2直流電動機(jī)的工作特性