《直流電機》課件

直流電機直流電機的工作原理1電磁感應磁場變化產(chǎn)生感應電流2電磁力電流在磁場中受力運動3旋轉運動電磁力驅動轉子旋轉直流電機的結構直流電機由定子、轉子和電刷三部分組成。定子是直流電機的固定部分，包括磁極、磁軛和勵磁繞組。轉子是直流電機的旋轉部分，包括電樞、電樞繞組和換向器。電刷是直流電機用來與轉子換向器接觸的碳塊。直流電機的主要部件1電樞電樞是直流電機的旋轉部件，由鐵芯和繞組組成。2磁場磁場是直流電機中產(chǎn)生磁力的部分，由勵磁繞組產(chǎn)生。3整流子整流子是直流電機的關鍵部件，它將直流電流轉換為旋轉磁場。4集電刷集電刷是直流電機的固定部件，它將直流電流傳送到旋轉的整流子。直流電機的勵磁方式他勵勵磁繞組與電樞繞組獨立供電，勵磁電流不受電樞電流的影響。自勵勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，勵磁電流受電樞電流的影響。復勵勵磁繞組由串聯(lián)和并聯(lián)兩部分組成，兼具他勵和自勵的特點。直流電機的工作特性1轉速電機的轉速由施加的電壓和負載決定2轉矩電機的轉矩與電流成正比3效率電機效率表示能量轉換的效率4功率電機的功率等于轉矩乘以轉速直流電機的速度控制改變勵磁電流通過調節(jié)勵磁繞組的電流來改變磁場強度，從而影響電機的轉速。改變電樞電壓通過調節(jié)電樞繞組的電壓，改變電樞電流的大小，從而影響電機的轉速。改變電樞電阻通過調節(jié)電樞回路的電阻，改變電樞電流的大小，從而影響電機的轉速。直流電機的轉矩控制1電流控制通過調節(jié)勵磁電流來控制轉矩2電壓控制通過改變電樞電壓來控制轉矩3轉速控制通過改變轉速來控制轉矩直流電機轉矩控制方法主要包括電流控制、電壓控制和轉速控制。電流控制通過調節(jié)勵磁電流來控制轉矩，電壓控制通過改變電樞電壓來控制轉矩，而轉速控制則通過改變轉速來控制轉矩。這三種方法各有優(yōu)缺點，需根據(jù)實際應用需求選擇合適的控制方法。直流電機的反電勢原理當電機旋轉時，電樞導體切割磁力線，產(chǎn)生感應電動勢，該電動勢與電源電壓方向相反，稱為反電勢。影響反電勢的大小與電機轉速成正比，因此反電勢會影響電機的電流和轉矩。直流電機的起動電路1啟動過程啟動時，電機轉速為零，此時電樞電流最大，可能造成電樞繞組過熱。2起動電阻起動電阻可以限制起動電流，并隨著電機轉速的升高逐漸減小，直至完全切除。3起動方式常見的起動方式包括直接起動、降壓起動和軟起動等。直流電機的動態(tài)過程1加速過程電機從靜止狀態(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。2減速過程電機從穩(wěn)定運行狀態(tài)減速到靜止狀態(tài)的過程。3制動過程電機從運行狀態(tài)迅速停止的過程。直流電機的恒轉矩區(qū)恒定轉矩在恒轉矩區(qū)，電機輸出的轉矩保持恒定，不受轉速變化的影響。速度變化隨著負載的變化，電機的轉速會發(fā)生變化，但轉矩保持恒定。應用場景恒轉矩區(qū)適用于需要保持恒定轉矩輸出的應用場景，例如起重機、電梯等。直流電機的恒功率區(qū)恒功率區(qū)特性在恒功率區(qū)，轉速降低，轉矩增加，功率保持恒定。應用場景恒功率區(qū)適用于需要高功率輸出的應用，例如起重機、電梯等。直流電機的制動過程1反接制動將電源極性反接，使電機成為發(fā)電機，產(chǎn)生反電動勢，從而實現(xiàn)制動。2電磁制動在電機軸上安裝電磁制動器，通過電流控制磁場強度，產(chǎn)生制動力。3機械制動利用摩擦力或其他機械裝置，直接對電機軸進行制動。直流電機的機械特性直流電機的機械特性是指電機轉速與負載轉矩之間的關系。它是衡量電機性能的重要指標之一。直流電機的機械特性可以分為恒轉矩特性、恒功率特性和混合特性。直流電機的電路符號電樞通常用字母A表示，代表直流電機的旋轉部分，包含繞組和換向器。勵磁繞組通常用字母F表示，用于產(chǎn)生磁場，根據(jù)其連接方式，可分為并勵、串勵、他勵等。電刷通常用字母B表示，連接到電樞繞組的換向器，將電流導入電樞。直流電機的分類與應用分類根據(jù)勵磁方式的不同，直流電機可分為他勵、自勵、并勵、串勵等。應用直流電機廣泛應用于各種工業(yè)設備、電動汽車、家用電器等領域。直流電機的損耗與效率損耗類型說明銅損電樞繞組和勵磁繞組中的電阻損耗鐵損電機鐵芯中的磁滯損耗和渦流損耗機械損耗軸承摩擦、風阻和刷子摩擦等機械損耗附加損耗整流子、集電刷和電磁場等產(chǎn)生的附加損耗直流電機的整流子1電流方向整流子是直流電機的重要組成部分，它將交流電轉換為直流電，從而使電機能夠持續(xù)旋轉。2電刷與整流子整流子由多個銅片組成，通過電刷與外部電路連接，并通過電刷的滑動接觸將電流傳遞給電樞繞組。3結構特點整流子通常由多層絕緣材料制成，以確保各個銅片之間不會發(fā)生短路，從而保障電機安全運行。直流電機的集電刷導電作用集電刷連接外部電路，并將電流傳遞給轉子繞組，使電機正常工作?；瑒咏佑|集電刷通過與整流子滑環(huán)的滑動接觸，實現(xiàn)電流的連續(xù)傳遞。電刷材料通常采用石墨或金屬石墨材料，具有良好的導電性和耐磨性。直流電機的調速方法改變勵磁電流通過改變勵磁繞組的電流來控制電機的轉速，改變磁場強度。改變電樞電壓通過改變電樞繞組的電壓來控制電機的轉速，改變電樞電流的大小。改變電樞電阻通過改變電樞繞組的電阻來控制電機的轉速，改變電樞電流的大小。改變負載通過改變負載的大小來控制電機的轉速，改變電機的轉矩。直流電機的調速電路1電樞回路調速改變電樞電壓2勵磁回路調速改變勵磁電流直流電機的調速電路主要分為兩種：電樞回路調速和勵磁回路調速。電樞回路調速通過改變電樞電壓來控制電機轉速，而勵磁回路調速則是通過改變勵磁電流來調節(jié)電機轉速。直流電機的交流調速1功率器件使用功率半導體器件，如IGBT和MOSFET，進行控制2PWM調制通過脈沖寬度調制(PWM)控制電壓和電流3閉環(huán)控制使用傳感器反饋，實現(xiàn)精確的速度控制直流電機的過載保護電流限制過載保護裝置通過檢測電機電流，當電流超過設定值時，會觸發(fā)保護措施，防止電機過熱或損壞。熱繼電器熱繼電器是一種常用的過載保護裝置，利用電流產(chǎn)生的熱量來控制電路，當電流過大時，熱繼電器會斷開電路，切斷電源。電子保護電子保護裝置可以更加精確地檢測電機電流，并提供更快的響應時間，提高電機保護的可靠性。直流電機的反接啟動1反接啟動將電機定子繞組的極性反轉，從而使電機反轉，以便快速停止電機運行。2應用場景當需要迅速停止電機并立即反向運行時，例如在電梯和起重機中。3優(yōu)點反接啟動可以快速停止電機，并立即反向運行，提高效率。直流電機的調速機理改變電機轉速主要是通過改變電樞電壓或勵磁電流。電樞電壓越高，電樞電流越大，電機轉速越快。勵磁電流越強，磁場越強，電機轉速越慢。直流電機的調速參數(shù)1轉速直流電機的轉速由電機的工作電壓和電樞電流決定2電流直流電機的電流取決于電機的負載和轉速3功率直流電機的功率等于其轉速與轉矩的乘積直流電機的典型應用1電動汽車直流電機廣泛應用于電動汽車的驅動系統(tǒng)，提供高效的動力和控制能力。2工業(yè)自動化直流電機用于控制各種工業(yè)設備，例如機器臂、傳送帶和自動化生產(chǎn)線。3醫(yī)療設備直流電機在醫(yī)療器械中發(fā)揮重要作用，例如電動輪椅、手術臺和醫(yī)療泵。直流電機的發(fā)展趨勢節(jié)能降耗高效節(jié)能是未來直流電機發(fā)展的重要方向，提高電機效率，降低能耗，減少環(huán)境污染。智能化未來直流電機將朝著智能化方向發(fā)展，通過傳感器、控制系統(tǒng)等技術，實現(xiàn)電機運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和控制。數(shù)字化數(shù)字化技術在直流電機中的應用將進一步提升電