第三章直流電機的工作原理及特性3.1

第三章直流電機的工作原理及特性2023/2/32電機的分類：2023/2/33直流電機直流發(fā)電機——將機械能轉(zhuǎn)化為電能。直流電動機——將電能轉(zhuǎn)化為機械能。直流電機——

工作電壓或輸出的電壓為直流；以導(dǎo)體在磁場中運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和載流導(dǎo)體在磁場中受力為基礎(chǔ)來實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的。2023/2/342023/2/35直流電機結(jié)構(gòu)圖3.1.1直流電機的基本結(jié)構(gòu)3.1直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2023/2/36定子的結(jié)構(gòu)

主磁極

機座固定主磁極、換向極、端蓋等；——機械強度和剛度。是電機磁路的一部分；——良好的導(dǎo)磁性能、足夠的導(dǎo)磁面積。1—固定主磁極的螺釘

2—主磁極鐵心

3—勵磁繞組主磁極主磁極鐵心勵磁繞組——產(chǎn)生主磁場。鐵心包括極身和極掌兩部分。2023/2/37

換向極1—換向極鐵心2—換向極繞組換向極鐵心繞組——用來改善電流的換向性能。2023/2/38

電刷裝置1—電刷；2—刷握；3—彈簧壓板；4—座圈；5—刷桿電刷裝置電刷電刷座固定在機座上，其電刷與換向器配合保持滑動接觸，以便將電樞和外電路接通。2023/2/39

電樞鐵心

電樞鐵心是主磁通磁路的一部分，其外圓周開槽，用來嵌放電樞繞組。電樞鐵心鋼片轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)2023/2/310電樞繞組

電樞繞組

電樞繞組是直流電機產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、通過電樞電流、實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。通常用絕緣導(dǎo)線繞成的線圈，按一定規(guī)律連接而成。2023/2/311

換向器

換向器是由很多彼此絕緣的鋼片組合而成，每個換向片都與電樞繞組連接。換向器與轉(zhuǎn)軸固定在一起。換向器2023/2/312定子（靜止部分）主要是由定子鐵心（主磁極鐵心）和繞在上面的勵磁繞組兩部分組成。產(chǎn)生磁場和構(gòu)成磁路,并作為電機機械支撐。包括機座、主磁極、換向極和電刷裝置。轉(zhuǎn)子（電樞）（旋轉(zhuǎn)部分）主要是由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。產(chǎn)生感應(yīng)電勢、電流、電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)機電能量的轉(zhuǎn)換。包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器。從直流電機組成結(jié)構(gòu)和工作原理來看，2023/2/3133.1.2直流電機的基本工作原理直流發(fā)電機的工作原理（a）（b）2023/2/314直流發(fā)電機的工作原理動畫2023/2/3151abcd直流電動機的工作原理2(a)(b)2023/2/316直流電動機的工作原理動畫2023/2/317電勢方程式

根據(jù)電磁學(xué)原理，兩電刷間的感應(yīng)電動勢為:式中：E——感應(yīng)電動勢（V）；

Φ——對磁極的磁通（Wb）；

n——電樞轉(zhuǎn)速（r/min）；

Ke——與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。2023/2/318

在電動機中，電動勢的方向總是與電流的方向相反，被稱為反電動勢。

在發(fā)電機中，電動勢的方向總是與電流的方向相同，被稱為電源電動勢。即發(fā)電機的電勢為負載電壓（發(fā)電機端電壓）和電樞電阻壓降所平衡；即電動機的外加電樞電壓為電樞的反電勢和電阻壓降所平衡。電壓平衡方程式2023/2/319轉(zhuǎn)矩方程式

電樞繞組中的電流和磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，其大小可用如下公式表示：式中：TM——電磁轉(zhuǎn)矩（N·m）；

Φ——對磁極的磁通（Wb）；

Ia——電樞電流（A）；

Kt——與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，Kt

=9.55Ke2023/2/320

在發(fā)電機中，電磁轉(zhuǎn)矩是阻轉(zhuǎn)矩，它與方向n相反。因此，在電機等速轉(zhuǎn)動時，原動機的轉(zhuǎn)矩T1必須與發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩TM及空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。

在電動機中，電磁轉(zhuǎn)矩是拖動轉(zhuǎn)矩，方向與n相同。因此，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩TM必須與機械負載轉(zhuǎn)矩TL及空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。T1

=TM+T0TM=TL+T02023/2/321電機運行方式E與I的方向E的作用TM的性質(zhì)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系發(fā)電機相同電源電動勢阻轉(zhuǎn)矩T1=TM+T0電動機相反反電動勢驅(qū)動轉(zhuǎn)矩TM=TL+T0電機在不同運行方式下，E和T的作用練習(xí)：1.一臺他勵直流電動機所拖動的負載轉(zhuǎn)矩T

L=常數(shù)，當(dāng)電樞電壓或電樞附加電阻改變時，能否改變其穩(wěn)定運行狀態(tài)下電樞電流的大?。繛槭裁?？這時拖動系統(tǒng)中哪些量必然要發(fā)生變化？