電機控制與調(diào)速技術(shù)第一章

第1章直流電機第1章直流電機素質(zhì)目標(biāo)：了解直流電機的基本結(jié)構(gòu)，掌握直流電機的工作原理。理解直流電動機的機械特性，掌握直流電動機起動、制動和調(diào)速的方法和特點。能進(jìn)行直流電動機的拆裝和接線，能正確運用直流電動機的起動、制動和調(diào)速方法第1章直流電機1.1直流電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)1.1.1直流發(fā)電機工作原理

由圖說明發(fā)電機主磁極，電樞、換相片、電刷的作用和相對位置和工作過程。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，每條邊上的感應(yīng)電動勢大小為：

e=Blv式中：B—導(dǎo)體所在處的磁密，單位：韋伯/米2l—導(dǎo)體ab或cd的長度，單位：米（m）v—導(dǎo)體ab或cd與磁密B之間的相對線速度，單位：(m)/s。圖1-1直流發(fā)電機的物理模型第1章直流電機感應(yīng)電動勢的方向,可由右手定則確定.在圖1-1所示的瞬間,電樞線圈中,導(dǎo)體ab、cd的感應(yīng)電動勢的方向分別由b指向a和由d指向c．這時電刷Ａ呈高電位，電刷Ｂ呈低電位．當(dāng)電樞逆時針方向轉(zhuǎn)過180°時，電樞線圈導(dǎo)體cd位于Ｎ極下，ab位于Ｓ極下，各導(dǎo)體中電動勢都分別改變了方向，即導(dǎo)體ab、cd的感應(yīng)電動勢方向分別為a指向b和c指向d。但是，由于換向片是隨線圈一起旋轉(zhuǎn)的，電刷是固定不動的，本來與電刷Ｂ所接觸的那個換向片，在電樞旋轉(zhuǎn)了180°以后，卻與電刷Ａ接觸了，本來與電刷Ａ接觸的換向片和電刷Ｂ接觸了。顯然這時電刷Ａ仍呈高電位，電刷Ｂ仍呈低電位。由以上分析可知，電刷Ａ接觸的總是位于Ｎ極下的導(dǎo)體，電刷Ｂ接觸的總是位于Ｓ極下的導(dǎo)體。電刷Ａ總是呈高電位（正極性），電刷Ｂ總是呈低電位（負(fù)極性）。1.1直流電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機1.1直流電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)

這樣在電刷Ａ、Ｂ間可獲得直流電動勢。實際的直流發(fā)電機電樞上不止一個線圈，而是根據(jù)需要有許多線圈分布在電樞鐵芯上，相應(yīng)地有許多換向片和線圈相連，這些線圈按一定規(guī)律連接起來構(gòu)成電樞繞組。結(jié)論：電樞繞組中的感應(yīng)電動勢是交變的，經(jīng)過換向器的機械整流，變成電刷兩端輸出的直流電動勢。所以，換向器在直流發(fā)電機中的作用是把電樞繞組中的交流電動勢變換為電刷的直流電動勢。第1章直流電機1.1直流電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)1.1.1直流電動機工作原理圖1-2是一個直流電動機的物理模型與發(fā)電機物理模型不同的是:①線圈不由原動機拖動;②電刷A、B接到直流電源上。當(dāng)電刷A、B接上直流電源后，直流電流便通過電刷、換向片流過線圈。圖1-2直流電動機的物理模型第1章直流電機1.1直流電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)由電磁力定律可知，載流導(dǎo)體上所受的磁力f為

f=Bｌi牛頓（N）

式中。i---導(dǎo)體ab、cd中的電流，單位A。導(dǎo)體的受力方向可由左手定則確定。對直流電動機而言，在電刷A，B間加的是直流電源，而電樞線圈里的電流方向是交變的，但產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩卻是單方向的，這也是由于有換向器的緣故。在這里換向器的作用是，把外加的直流電流變?yōu)殡姌芯€圈里的交變電流，從而產(chǎn)生恒定方向轉(zhuǎn)動的電磁轉(zhuǎn)矩。第1章直流電機1.1.3直流電機的基本結(jié)構(gòu)見圖：1.1直流電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機1、定子定子包括主磁極，換向極、機座，端蓋和電刷裝置等。1）主磁極產(chǎn)生主磁極磁通。包括鐵心和繞組。鐵心用1~1.5mm的低碳鋼疊壓而成，安裝如圖。1.1直流電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機2）換相極容量在1kw以上的直流電機，在相鄰兩主磁極之間要裝上換向極，又叫附加極，其作用是為了改善直流電機的換向。對換向性能要求較高的電機，其鐵心和主磁極鐵心一樣，也采用1~1.5mm厚的鋼片疊壓而成。換向極繞組套在換向極鐵芯上。由于換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)，故其上流過的電流較大，固此，換向極繞組的導(dǎo)線截面積較大，匝數(shù)較少。換向極的數(shù)目一般與主磁極的數(shù)目相等。1.1直流電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機3）機座作用有兩個：一是機座的主體作為直流電機磁路的一部分，這部分稱為磁軛。二是用來固定主磁極，換向極和端蓋，并借底座把電機固定在基礎(chǔ)上。為保證機座有良好的導(dǎo)磁性能和足夠的機械強度，所以機座一般用鑄鋼鑄造或用厚鋼板焊接而成。4）

電刷裝置電刷裝置的作用是可以把電機轉(zhuǎn)動部分的電流引到靜止的電路，或者反過來把靜止電路里的電流引入到旋轉(zhuǎn)的電路里。1.1直流電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機2、轉(zhuǎn)子如圖：作用：在主磁場的作用下，感應(yīng)出電動勢和電流，并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)機電能量的轉(zhuǎn)換。直流電機的轉(zhuǎn)子包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸等。1.1直流電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機電樞鐵芯是直流電機主磁路的一部分。圖為電樞鐵芯沖片。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，鐵芯處在定子磁場中的位置發(fā)生變化，故鐵芯中的磁通方向發(fā)生改變，為交變磁場。該交變磁場會在電樞鐵芯中產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，所以電樞鐵芯通常用0.5mm或0.35mm厚的硅鋼片疊裝而成，以減少渦流和磁滯損耗。2）電樞繞組電樞繞組的作用是在定子磁場作用下，以感應(yīng)電動勢和通過電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。1.1直流電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機3）換向器換向器的作用：對發(fā)電機來說，是將電樞組中感應(yīng)的交流電動勢變換成電刷間的直流電動勢；而對電動機來