直流電動(dòng)機(jī)注冊(cè)電氣工程師考試課件

直流電動(dòng)機(jī)注冊(cè)電氣工程師考試課件1*存在的問(wèn)題:交變的電磁轉(zhuǎn)矩只能使轉(zhuǎn)動(dòng)部分(電樞)來(lái)回?fù)u擺NS＋－NS-+直流電機(jī)的工作原理一、直流電動(dòng)機(jī)abcdabcd*存在的問(wèn)題:交變的電磁轉(zhuǎn)矩只能使轉(zhuǎn)動(dòng)部分(電樞)來(lái)回?fù)u擺N2一、直流電動(dòng)機(jī)NS＋U－直流電源交流電流恒向的電磁轉(zhuǎn)矩（拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩）換向Φ旋轉(zhuǎn)機(jī)械負(fù)載反電動(dòng)勢(shì)克服直流電機(jī)的工作原理基本原理：f=Bli一、直流電動(dòng)機(jī)NS＋直流電源交流電流恒向的電磁轉(zhuǎn)矩?fù)Q向Φ旋轉(zhuǎn)3增加換向器裝置的意義在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)保持每極下導(dǎo)體中電流的方向不變換向器由互相絕緣的換向片構(gòu)成，裝在軸上與電樞一同旋轉(zhuǎn)。換向器又與兩個(gè)固定不動(dòng)的電刷相接觸，這樣當(dāng)直流電壓加于電刷時(shí)，換向器的作用使外電路的直流電流改為線(xiàn)圈內(nèi)的交變電流，這種換向作用稱(chēng)為逆變，以保證每極下導(dǎo)體中所流過(guò)的電流方向不變，從而使電機(jī)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。增加換向器裝置的意義在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)保持每極下導(dǎo)體中電流的方向4NS＋E－二、直流發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)→感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流→電磁轉(zhuǎn)矩（阻轉(zhuǎn)矩）作功*所發(fā)電流在電機(jī)內(nèi)部實(shí)際為交流，經(jīng)過(guò)機(jī)械“整流”為直流！*對(duì)比上頁(yè)“逆變”的概念NS＋二、直流發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)→感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流5直流電動(dòng)機(jī)注冊(cè)電氣工程師考試課件6直流電動(dòng)機(jī)注冊(cè)電氣工程師考試課件7一、直流電機(jī)的靜止部分（定子）1、主磁極主磁極的作用是建立主磁場(chǎng)。主磁極由主極鐵芯和套裝在鐵芯上的勵(lì)磁繞組組成它的，鐵芯是由1～1.5mm厚的鋼板沖片疊壓緊固而成。極靴的作用是使主磁通在過(guò)氣隙時(shí)分布的更合理并且固定勵(lì)磁繞組。

直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的靜止部分（定子）直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)8直流電動(dòng)機(jī)注冊(cè)電氣工程師考試課件92、機(jī)座

其作用其一是作為磁路的一部分，其二是固定主極，換向極和端蓋。通常是用鑄鋼或厚鋼板焊成，機(jī)座中有磁通通過(guò)的部分稱(chēng)為磁軛。

2、機(jī)座其作用其一是作為磁路的一部分，其二是固定主極，換向103、換向極

換向極裝在兩極之間。其作用是用來(lái)改善換向，也是由鐵芯和繞組組成，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。

3、換向極換向極裝在兩極之間。其作用是用來(lái)改善換向，也是由114、電刷裝置

電刷裝置是電樞電路的引入（或引出）裝置，通過(guò)它可以把電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分的電流引出（或引入）到靜止的電路里，它與換向器配合才能使電機(jī)獲得直流電機(jī)的效果。4、電刷裝置電刷裝置是電樞電路的引入（或引出）裝置，通過(guò)它12直流電動(dòng)機(jī)注冊(cè)電氣工程師考試課件13二、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分（轉(zhuǎn)子）

1、電樞鐵芯

電樞鐵芯既是主磁路的組成部分,又是電樞部分繞組的支撐部件.為減少電樞鐵芯內(nèi)的磁滯與渦流損耗，鐵芯一般采用0.5mm厚的DR530或DR510的硅鋼片疊壓而成。*電樞鐵芯是實(shí)心或空心？*磁滯與渦流損耗？（如何防止？）二、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分（轉(zhuǎn)子）

1、電樞鐵芯電樞鐵芯既是主14直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯與電樞繞組直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯與電樞繞組15

2、電樞繞組.電樞繞組疊放在電樞鐵芯的槽內(nèi)，是由按一定規(guī)律聯(lián)接的線(xiàn)圈組成。它是直流電機(jī)的電路部分。上、下層之間，及線(xiàn)圈與鐵芯之間都要有絕緣，槽口處用槽楔壓緊。

*為什么叫電樞繞組為電樞？

2、電樞繞組.電樞繞組疊放在電樞鐵芯的槽內(nèi)，是由按一定規(guī)16直流電機(jī)的定子更多的圖片直流電機(jī)的定子更多的圖片17電機(jī)裝配圖電機(jī)裝配圖183、換向器

換向器是直流電機(jī)的重要部件之一，在發(fā)電機(jī)中可將電樞繞組中交變的電流轉(zhuǎn)換成電刷上的直流，起整流作用，而在直流電動(dòng)機(jī)中將電刷上的直流變?yōu)殡姌欣@組內(nèi)的交流，即起逆變作用。換向器由許多換向片組成，片間用云母絕緣，電樞繞組的每個(gè)線(xiàn)圈的兩端分別接到兩個(gè)換向片上3、換向器換向器是直流電機(jī)的重要部件之一，在發(fā)電機(jī)中可將電19*換向器*換向器20直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一、定子1.主磁極:2.換向磁極：主磁極鐵芯、勵(lì)磁繞組。改善換向用。3.電刷裝置4.機(jī)座與端蓋二、轉(zhuǎn)子1.電樞鐵芯:由硅鋼片疊成。2.電樞繞組3.換向器4.轉(zhuǎn)軸與風(fēng)扇發(fā)電機(jī)：整流作用。電動(dòng)機(jī)：逆變作用。直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一、定子2.換向磁極：主211.額定電壓UN發(fā)電機(jī)的UN：指輸出電壓的額定值。電動(dòng)機(jī)的UN：指輸入電壓的額定值。2.額定電流IN發(fā)電機(jī)的IN：指輸出電流的額定值。電動(dòng)機(jī)的IN：指輸入電流的額定值。3.額定功率PN發(fā)電機(jī)的PN：輸出“電”功率的額定值(UNIN)

電動(dòng)機(jī)的PN：輸出“機(jī)械”功率的額定值UNINηN*知識(shí)點(diǎn)總結(jié)：注意區(qū)別以上電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)銘牌數(shù)據(jù)的不同含義？

直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.額定電壓UN直流電224.額定轉(zhuǎn)速nN5.額定勵(lì)磁電壓UfN6.額定勵(lì)磁電流IfN▲額定狀態(tài)：指U、I、P、n均為額定值的狀態(tài)。一般為出廠較為理想狀態(tài)▲滿(mǎn)載狀態(tài)：

指I=IN的狀態(tài)，一般即指額定狀態(tài)。注意：直流電機(jī)有2電回路，電樞繞組與直流勵(lì)磁回路。4.額定轉(zhuǎn)速nN5.額定勵(lì)磁電壓UfN注意：直流電機(jī)23直流電機(jī)實(shí)例直流電機(jī)實(shí)例24直流電機(jī)實(shí)例直流電機(jī)實(shí)例25直流電機(jī)分解圖直流電機(jī)分解圖26直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)一、勵(lì)磁方式：直流電機(jī)的磁場(chǎng)，可以由永久磁場(chǎng)產(chǎn)生，也可以由勵(lì)磁繞組產(chǎn)生。一般來(lái)講永久磁鐵的磁場(chǎng)較弱,所以現(xiàn)在絕大多數(shù)直流電機(jī)的主磁場(chǎng)都是由勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生的.我們稱(chēng)這種磁場(chǎng)為直流電機(jī)的主磁場(chǎng)，有時(shí)也稱(chēng)為勵(lì)磁磁場(chǎng)。勵(lì)磁繞組的供電方式稱(chēng)為勵(lì)磁方式.

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)一、勵(lì)磁方式：直流電機(jī)的磁場(chǎng)，可以27直流電動(dòng)機(jī)注冊(cè)電氣工程師考試課件28GIf+Ua－Ia+Uf－他勵(lì)I(lǐng)+U－并勵(lì)GI+U－串勵(lì)G直流發(fā)電機(jī)按勵(lì)磁方式分類(lèi)GI+U－復(fù)勵(lì)自勵(lì)*知識(shí)點(diǎn)：四種勵(lì)磁方式。GIf+Ia+他勵(lì)I(lǐng)+并勵(lì)GI+串勵(lì)G直流發(fā)電機(jī)按勵(lì)磁方式分29二

直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)1、定義：空載磁場(chǎng)是在無(wú)載情況下，勵(lì)磁繞組中通入電流后建立的磁場(chǎng)。*知識(shí)點(diǎn)：空載的含義？（這時(shí)電樞電流為零或近似為零）空載磁場(chǎng)組成：主磁通和漏磁通兩部分分布：由于磁極極靴寬度總是小于極距，在極靴下氣隙較小，所以極靴下沿電樞表面主磁場(chǎng)較強(qiáng)，極靴以外，氣隙加大，主磁場(chǎng)明顯削弱，在兩極間的幾何中性線(xiàn)處磁密為零。氣隙磁場(chǎng)磁密分布波形為一禮帽形。

二直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)1、定義：空載磁場(chǎng)是在無(wú)載情況下，勵(lì)磁30直流電動(dòng)機(jī)注冊(cè)電氣工程師考試課件312、直流電機(jī)的空載磁路

2、直流電機(jī)的空載磁路32對(duì)主磁通和漏磁通的分析主磁通：從主極過(guò)氣隙到轉(zhuǎn)子，因氣隙小，磁導(dǎo)大。所以磁通很大。漏磁通：僅鉸鏈勵(lì)磁繞組本身，經(jīng)由空氣閉和，不進(jìn)入電樞鐵心。因氣隙大，磁阻大，所以其值很小。對(duì)主磁通和漏磁通的分析主磁通：從主極過(guò)氣隙到轉(zhuǎn)子，因氣隙小33三、直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)負(fù)載時(shí)電機(jī)中的氣隙磁場(chǎng)是由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和電樞磁動(dòng)勢(shì)兩者共同建立（電樞繞組電流較大，該電流建立自身磁場(chǎng)。）分析：?jiǎn)为?dú)由電樞繞組產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)的分布情況（見(jiàn)圖）*知識(shí)點(diǎn)：空間有兩種磁場(chǎng)疊加。三、直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)負(fù)載時(shí)電機(jī)中的氣隙磁場(chǎng)是由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)34分析電樞磁勢(shì)波形

電刷放在幾何中性線(xiàn)上時(shí)，電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線(xiàn)與主磁極軸線(xiàn)正交，稱(chēng)為交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)。*磁勢(shì)F曲線(xiàn)與磁密B曲線(xiàn)的區(qū)別？分析電樞磁勢(shì)波形電刷放在幾何中性線(xiàn)上35三、直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)（電樞反應(yīng)）電刷幾何中性線(xiàn)NS勵(lì)磁磁通勢(shì)產(chǎn)生的勵(lì)磁磁場(chǎng)（空載磁場(chǎng)）物理中性線(xiàn)電樞磁通勢(shì)產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)NS合成磁場(chǎng)（負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)）NS物理中性線(xiàn)三、直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)（電樞反應(yīng)）電刷幾NS勵(lì)磁磁通勢(shì)36四、電樞反應(yīng)

電樞反應(yīng):負(fù)載時(shí)電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主磁極磁場(chǎng)的影響稱(chēng)為電樞反應(yīng)。

四、電樞反應(yīng)電樞反應(yīng):負(fù)載時(shí)電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主磁極磁場(chǎng)的影響稱(chēng)37◆電樞反應(yīng)的影響：知識(shí)點(diǎn)總磁場(chǎng)畸變，被扭曲了！幾何中心線(xiàn)與物理中心線(xiàn)不重合。電刷在幾何中心線(xiàn)位置處元件的e≠0，增加換向困難。(3)一半磁極的磁通增加，一半磁極的磁通減少。但因部分磁路飽和的原因，每極總磁通減少，直流電機(jī)的E和T相應(yīng)減少?！綦姌蟹磻?yīng)的影響：知識(shí)點(diǎn)總磁場(chǎng)畸變，被扭曲了！38直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)計(jì)算直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)計(jì)算39NSNS12345678910111212356891112A1B1A2B2◆單疊繞組的展開(kāi)圖※電刷的中心線(xiàn)對(duì)著磁極的中心線(xiàn)。A136'

4

7’

58'5'2

4'1

3'12A2912'

10

1'

112'11'8

10'7

9'6B1B2nNSNS12345678910111212340一、感應(yīng)電勢(shì)E:感應(yīng)電勢(shì)指電樞繞組一條支路的電勢(shì)（即電刷間的電勢(shì)。以發(fā)電機(jī)為例）

電樞旋轉(zhuǎn)n總磁場(chǎng)Φe→∑e→E2.大小

每個(gè)導(dǎo)體：e=Bvl,1.產(chǎn)生:設(shè)電樞總導(dǎo)體數(shù)為Za，支路數(shù)為2a,則每條支路串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)為磁密的平均值

一、感應(yīng)電勢(shì)E:感應(yīng)電勢(shì)指電樞繞組一條支路的電勢(shì)（即電刷間413.方向：由Φ和n共同決定。4.性質(zhì)發(fā)電機(jī)：為電源電動(dòng)勢(shì)；電動(dòng)機(jī)：為反電動(dòng)勢(shì)。*假如電動(dòng)機(jī)不存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？？知識(shí)點(diǎn)：E=CEΦn式中：CE——電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。3.方向：由Φ和n共同決定。知識(shí)點(diǎn)：E=CEΦ42二、電磁轉(zhuǎn)矩T1.產(chǎn)生:導(dǎo)體(線(xiàn)圈中)的i總磁場(chǎng)ΦF→T2.大小:

電磁力：F=Bil一極下導(dǎo)體數(shù)為

作用于一極下導(dǎo)體的轉(zhuǎn)矩為：二、電磁轉(zhuǎn)矩T1.產(chǎn)生:導(dǎo)體(線(xiàn)圈中)的iF→T2.433.方向:由Φ和Ia

共同決定。4.性質(zhì)發(fā)電機(jī)：電動(dòng)機(jī)：T與n方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；T與n方向相同，為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。知識(shí)點(diǎn)：T=CTΦIa式中：CT——轉(zhuǎn)矩常數(shù)。作用于整個(gè)電樞上的轉(zhuǎn)矩為：

因?yàn)?/p>

3.方向:由Φ和Ia共同決定。4.性質(zhì)發(fā)電機(jī)：T44三、感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系？

由電磁功率Pe=機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成的電功率電功率機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成的EIaTΩPe=EIa=TΩ，知識(shí)點(diǎn)Ω=2πn60CEΦnIa=CTΦIaΩCECT→CEn=CTΩ=nΩ=602π=9.55→CT=9.55CE三、感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系？由電磁功率Pe=機(jī)械功率轉(zhuǎn)45直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理一、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電壓Uf→If→Φ電樞電壓Ua→Ia↓→T→n→EMIf+Ua－IaE+Uf－1.電壓平衡方程式勵(lì)磁電路：Uf=Rf

If電樞電路：Ua

=E+Ra

Ia直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理一、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電壓Uf→If→Φ電46(1)機(jī)械特性CEΦEn=CEΦUa－Ra

Ia=CEΦUa=－RaCECTΦ2T2.轉(zhuǎn)速OnTn0當(dāng)T↑時(shí)，n下降不多——硬特性。(1)機(jī)械特性CEΦEn=CEΦUa－RaIa=CEΦ47M三、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)IaIfI+U－+Ua－E+Uf－1.電壓U

=Ua

+

Uf=E

+(Ra+Rf

)I2.電流I

=Ia

=IfRa+RfU－E=CTΦ

T=3.轉(zhuǎn)矩T=CTΦIa當(dāng)Ia

較小、磁路未飽和時(shí)，

Φ∝Ia

→T∝Ia2

M三、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)IaIfI++E+Uf－1.電48即

T∝Ia2◆

與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)比較，有如下特點(diǎn)：①對(duì)應(yīng)于相同的△T，△Ia小；②對(duì)應(yīng)于允許的Iamax

，能夠產(chǎn)生的T大，***Tst和Tmax較大?！艮D(zhuǎn)矩特性：U

=

UN時(shí)，

T=f(Ia

)OTIa即T∝Ia2◆與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)比較，有如下特494.轉(zhuǎn)速ECEΦn=U－(Ra

+Rf

)

IaCEΦ=UCEΦ=－Ra

+RfCECTΦ2T(1)當(dāng)T=0時(shí)，Ia=If

，Φ=Φr

，n很大，n=(5~6)nN

(2)當(dāng)T很小時(shí)，Ia

很小，磁路未飽和，T↑→Ia↑→Φ↑→n迅速下降；

(3)當(dāng)T很大時(shí)，Ia

很大，磁路已飽和，T↑→Ia↑→Φ基本不變→n下降較少；

4.轉(zhuǎn)速En=U－(Ra+Rf)50OnT◆轉(zhuǎn)速特性：

n=f(Ia

)|

U=UNUCEΦn=－Ra

+