《直流電機》課件

《直流電機》1.直流電機的基本原理電磁感應(yīng)當導體在磁場中運動時，導體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這是直流電機工作的基礎(chǔ)。洛倫茲力電流在磁場中會受到洛倫茲力的作用，這種力可以使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生機械能。電磁感應(yīng)當導體在磁場中運動或磁場發(fā)生變化時，導體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流感應(yīng)電流的方向由楞次定律決定，即感應(yīng)電流的方向總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化洛倫茲力電磁力磁場對運動電荷的作用力被稱為洛倫茲力。方向洛倫茲力的方向垂直于磁場方向和電荷運動方向。大小洛倫茲力的大小與磁場強度、電荷量和電荷速度成正比。直流電機的工作原理1電磁感應(yīng)當導體在磁場中運動時，導體中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。2洛倫茲力當電流通過磁場中的導體時，導體會受到洛倫茲力的作用。3電機轉(zhuǎn)動感應(yīng)電動勢和洛倫茲力的相互作用驅(qū)動直流電機轉(zhuǎn)動。直流電機的結(jié)構(gòu)定子定子是直流電機的靜止部分，主要由機座、磁極、勵磁繞組組成。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是直流電機的旋轉(zhuǎn)部分，主要由轉(zhuǎn)軸、電樞、電樞繞組組成。定子結(jié)構(gòu)定子由機座、磁極和磁軛組成。定子是直流電機的靜止部分，提供磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。功能定子的磁極上繞有勵磁繞組，通電后產(chǎn)生磁場，并與轉(zhuǎn)子上的電樞繞組產(chǎn)生的磁場相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是直流電機中旋轉(zhuǎn)的部分，由鐵芯、繞組和換向器組成。鐵芯鐵芯由疊壓的硅鋼片制成，用以集中磁場，并降低渦流損耗。繞組繞組繞在鐵芯上，通電后產(chǎn)生磁場，與定子磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。換向器將直流電流從固定繞組傳遞到旋轉(zhuǎn)繞組。通過刷子與外部電路連接。保證轉(zhuǎn)子電流方向與磁場方向始終保持一致。刷子導電將電流從外部電路傳送到轉(zhuǎn)子繞組。碳刷碳刷材料具有良好的導電性和自潤滑性能。壓力調(diào)節(jié)通過彈簧保持碳刷與換向器接觸，確保良好導電。3.直流電機的分類按電壓分類低壓直流電機：電壓小于1000V高壓直流電機：電壓大于1000V按勵磁方式分類他勵直流電機：勵磁繞組與電樞繞組獨立自勵直流電機：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)按電壓分類1低壓直流電機電壓通常在110伏或更低，適用于小型家用電器和工具。2中壓直流電機電壓范圍在220伏到500伏之間，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備和車輛。3高壓直流電機電壓高于500伏，主要用于大型工業(yè)設(shè)備，例如起重機和電車。按勵磁方式分類他勵勵磁繞組與電樞繞組分開，由獨立電源供電，可調(diào)節(jié)勵磁電流控制電機的磁場強度。自勵勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，利用電樞電流產(chǎn)生勵磁磁場，簡單經(jīng)濟，但調(diào)速性能較差。復合勵磁勵磁繞組由串聯(lián)和并聯(lián)部分組成，兼有他勵和自勵的優(yōu)點，調(diào)速性能好，應(yīng)用廣泛。按結(jié)構(gòu)分類直流電機直流電機通常采用磁極和電樞結(jié)構(gòu)。直流無刷電機直流無刷電機采用永磁體和電子換向器。直流電機的特性轉(zhuǎn)速-電壓特性負載不變，電機轉(zhuǎn)速隨電壓變化轉(zhuǎn)矩-電流特性電壓不變，電機轉(zhuǎn)矩隨電流變化轉(zhuǎn)速-電壓特性負載不變當直流電機負載不變時，轉(zhuǎn)速與電樞電壓成正比。電壓越高，轉(zhuǎn)速越快。電樞電流不變當電樞電流不變時，轉(zhuǎn)速與電樞電壓成反比。電壓越低，轉(zhuǎn)速越快。轉(zhuǎn)矩-電流特性線性關(guān)系在直流電機中，轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，這表示如果電流增加，轉(zhuǎn)矩也會相應(yīng)增加。負載變化電機能夠根據(jù)負載的變化調(diào)整轉(zhuǎn)矩，以維持穩(wěn)定的運行狀態(tài)。效率影響轉(zhuǎn)矩-電流特性反映了電機的效率和能量轉(zhuǎn)換效率。效率特性1效率定義電機輸出功率與輸入功率之比。2效率曲線效率隨負載電流變化，呈先升后降趨勢。3最大效率對應(yīng)于電機額定負載，此時效率最高。直流電機的啟動與調(diào)速啟動電路啟動電路可以控制直流電機的啟動過程，防止電流過大。調(diào)速方法調(diào)速方法可以調(diào)節(jié)直流電機的轉(zhuǎn)速，以滿足不同的工作需求。啟動電路啟動開關(guān)啟動開關(guān)控制著直流電機電源的接通和斷開。啟動電阻啟動電阻可以限制啟動電流，保護電機。啟動繼電器啟動繼電器可以控制啟動電路的接通和斷開。調(diào)速方法變頻調(diào)速改變電機電源頻率，從而改變電機轉(zhuǎn)速。勵磁調(diào)速改變勵磁電流，改變電機磁場強度，從而改變電機轉(zhuǎn)速。電阻調(diào)速在電機電樞回路中加入可變電阻，改變電樞回路電流，從而改變電機轉(zhuǎn)速。四象限工作正向轉(zhuǎn)動電機提供正向轉(zhuǎn)矩，并消耗能量。反向轉(zhuǎn)動電機提供反向轉(zhuǎn)矩，并消耗能量。發(fā)電電機提供反向轉(zhuǎn)矩，并產(chǎn)生能量。制動電機提供正向轉(zhuǎn)矩，并消耗能量。直流電機的應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域直流電機廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備，如起重機、傳動系統(tǒng)、機械加工設(shè)備等。交通領(lǐng)域直流電機是電動汽車、電動火車、電動輪船等交通工具的重要動力來源。工業(yè)領(lǐng)域自動化生產(chǎn)直流電機在自動化生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用，例如工業(yè)機器人、自動控制系統(tǒng)等。機械加工直流電機可驅(qū)動各種機械設(shè)備，例如機床、起重機、傳送帶等。冶金行業(yè)直流電機用于驅(qū)動各種冶金設(shè)備，例如軋鋼機、電爐、起重機等。交通領(lǐng)域1電力機車直流電機廣泛應(yīng)用于電力機車，為鐵路運輸提供高效動力。2電動汽車近年來，直流電機在電動汽車領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用，推動了新能源汽車的發(fā)展。3電氣化船舶直流電機在船舶推進系統(tǒng)中也發(fā)揮著重要作用，提高了航運效率。家用電器吸塵器許多吸塵器使用直流電機來驅(qū)動其吸塵功能。直流電機提供了高效的吸力，能夠清潔地板、地毯和家具。電動工具直流電機在電動工具中廣泛應(yīng)用，例如鉆頭、電鋸和電動螺絲刀。它們提供動力，使這些工具能夠高效地執(zhí)行任務(wù)?？照{(diào)空調(diào)中使用直流電機驅(qū)動壓縮機，壓縮制冷劑，從而實現(xiàn)降溫效果。直流電機的維護與保養(yǎng)定期維護保養(yǎng)直流電機，可延長其使用壽命，提高工作效率，并確保安全運行。定子線圈絕緣檢查萬用表測試使用萬用表測量定子線圈的絕緣電阻，確保其符合要求。高壓試驗進行高壓試驗，檢測定子線圈的絕緣強度，防止漏電事故。轉(zhuǎn)子換向器維護定期清潔換向器表面，去除積碳和污垢。檢查換向器表面磨損程度，必要時進行研磨或更換。檢查刷子磨損情況，及時更換磨損的刷子。機械部件保養(yǎng)軸承潤滑定期檢查軸承潤滑油，更換老化的油脂，確保軸承的正常工作狀態(tài)。齒輪維護檢查齒輪的磨損情況，更換磨損的齒輪，確保電機傳動系統(tǒng)的可靠性。緊固件檢查檢查所有緊固件，確保螺栓螺母緊固，避免松動導致電機運行故障。課程總結(jié)本課程介紹了直流電機的基本原理、結(jié)構(gòu)、特性、應(yīng)用和維護等方面知識。通過學習，你應(yīng)該掌握了直流電機的工作原理和主要結(jié)構(gòu)，能夠識別不同的直流電機類型，并了解其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。直流電機的基本原理1電磁感應(yīng)切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。2洛倫茲力磁場對運動電荷的作用力。3直流電機的工作原理利用電磁感應(yīng)和洛倫茲力的相互作用，將電能轉(zhuǎn)換為機械能。直流電機的主要結(jié)構(gòu)定子定子是直流電機的固定部分，通常由磁極和磁軛組成。磁極產(chǎn)生磁場，磁軛提供磁路閉合路徑，以增強磁場強度。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是直流電機的旋轉(zhuǎn)部分，通常由電樞、換向器和軸組成。電樞繞組通電后，會與定子磁場相互作用，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。換向器換向器是一個銅段組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，它通過刷子與電樞繞組連接，并改變電流方向，使電樞始終處于受力狀態(tài)，從而實現(xiàn)持續(xù)旋轉(zhuǎn)。刷子刷子是與換向器接觸的碳塊，它可以傳遞電流并減少換向器磨損。直流電機的性能特點轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速與電壓成正比，與負載轉(zhuǎn)矩成反比。轉(zhuǎn)