直流電動機的工作原理與結(jié)構(gòu).ppt

1、課題：直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu),作者：劉建雄 單位：荊州市高級技工學(xué)校 2005年7月,科目：電機與變壓器,71 直流電機的基本原理,一、直流電機模型圖解,二、直流發(fā)電機的工作原理,三、直流電動機的工作原理,72 直流電機的結(jié)構(gòu),直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu),主磁極,機座,換向極,電刷裝置,電樞鐵心,電樞繞組,換向器,定子,電樞,71 直流電機的基本原理,一、直流電機模型圖解,固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極；還有電刷。轉(zhuǎn)動部分有鐵心和繞在鐵心上的繞組。(其中2個小圓圈是為了方便表示該位置上的導(dǎo)體電勢或電流的方向而設(shè)置的)上圖表示一臺最簡單的兩極直流電機模型，它的固定部分（定子）上，裝設(shè)了一對直流勵

2、磁的靜止的主磁極N和S，在旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）上裝設(shè)電樞鐵心。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在電樞鐵心上放置了由A和X兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對固定不動的電刷B1和B2，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。,二、直流發(fā)電機的工作原理,直流發(fā)電機是機械能轉(zhuǎn)換為直流電能的電氣設(shè)備。說明：設(shè)原動機拖動轉(zhuǎn)子以每分轉(zhuǎn)n轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動；電機主磁極要有磁場。這個磁場可以是如圖示的磁鐵也可以是磁極鐵心上繞有線圈，再通過直流電產(chǎn)生磁場。

3、If 稱之為勵磁電流。這種線圈稱為勵磁線圈，每個磁極上有一個，它們串聯(lián)（或并聯(lián)）起來就構(gòu)成了勵磁繞組。各線圈通過電流的方向不可出錯。 在以上條件下電樞導(dǎo)體將感應(yīng)電勢，其大小與磁通密度 B 、導(dǎo)體的有效長度 l 和導(dǎo)體切割磁場速度 v 三者的乘積成正比，其方向用右手定則判斷。注意某一根轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電勢性質(zhì)是交流電。而經(jīng)電刷輸出的電動勢確是直流電了。這便是直流發(fā)電機的工作原理。,直流發(fā)電機動畫演示,直流發(fā)電機工作原理小結(jié),直流發(fā)電機在原動機的拖動下旋轉(zhuǎn)，電樞上的導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生交變電動勢，再通過換向器的整流作用，在電刷間獲得直流電壓輸出，從而實現(xiàn)了將機械能轉(zhuǎn)換成直流電能的目的。,三、直流電動機的工

4、作原理,如果直流電機的兩個電刷加上直流電源，如上圖（a）所示，則有直流電流從電刷 A 流入，經(jīng)過線圈 abcd，從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。 如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖（b）所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷 B 流出。其受到電磁力的作用方向由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。這就是直流電動機的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，

5、其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。實用中的直流電動機轉(zhuǎn)子上的繞組也不是由一個線圈構(gòu)成，是由多個線圈連接而成，以減少電動機電磁轉(zhuǎn)矩的波動。,直流電動機的工作原理動畫演示,直流電動機的工作原理小結(jié)：,1、將直流電通過電刷接通電樞繞組，使電樞導(dǎo)體有電流流過。 2、電動機內(nèi)部有磁場存在。 3、電樞電樞載流導(dǎo)體將受到電磁力 f 的作用 f=Blia （其方向用左手定則判斷） 4、所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力作用于轉(zhuǎn)子（電樞），使電樞以n轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)。,72直流電機的結(jié)構(gòu),Z2系列直流電動機外形 Z4系列直流電動機外形,直流電機的結(jié)構(gòu)裝配圖和結(jié)構(gòu)剖面圖,直流電動機的各種主要部件圖,定子主要包括：主磁極（勵磁繞組 主極鐵

6、心），換向極（繞組和鐵心），機座，端蓋和電刷裝置,主磁極,主磁極包括： 勵磁繞組 主極鐵心,主磁極的作用是建立主磁場。絕大多數(shù)直流電機的主磁極不是用永久磁鐵而是由勵磁繞組通以直流電流來建立磁場。主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一端的擴大的部分稱為極靴，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場分布，并使勵磁繞組容易固定。為了減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時由于齒槽移動引起的鐵耗，主磁極鐵心采用11.5mm的低碳鋼板沖壓一定形狀疊裝固定而成。主磁極上裝有勵磁繞組，整個主磁極用螺桿固定在機座上。主磁極的個數(shù)一定是偶數(shù)，勵磁繞組的連接必須使得相鄰主磁極的極性按 N，S 極交替出現(xiàn)。,機

7、座,有兩個作用，一是作為主磁極的一部分，二是作為電機的結(jié)構(gòu)框架。 機座中作為磁通通路疊部分稱為磁軛。機座一般用厚鋼板彎成筒形以后焊成，或者用鑄鋼件（小型機座用鑄鐵件）制成。機座的兩端裝有端蓋。,換向極,是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個小磁極，由換向極鐵心和套在鐵心上的換向極繞組構(gòu)成。,換向極的作用是改善直流電機的換向情況，使電機運行時不產(chǎn)生有害的火花。換向極的個數(shù)一般與主磁極的極數(shù)相等，在功率很小的直流電機中，也有不裝或少裝換向極的。換向極繞組在使用中是和電樞繞組相串聯(lián)的，要流過較大的電流，和串勵繞組一樣，導(dǎo)線截面較大。,端蓋,端蓋裝在機座兩端并通過端蓋中的軸承支撐轉(zhuǎn)子，將定轉(zhuǎn)子連為一體。同時端

8、蓋對電機內(nèi)部還起防護作用。,電刷裝置是電樞電路的引出（或引入）裝置，它由電刷，刷握，刷桿和連線等部分組成，右圖所示，電刷是石墨或金屬石墨組成的導(dǎo)電塊，放在刷握內(nèi)用彈簧以一定的壓力按放在換向器的表面，旋轉(zhuǎn)時與換向器表面形成滑動接觸。刷握用螺釘夾緊在刷桿上。每一刷桿上的一排電刷組成一個電刷組，同極性的各刷桿用連線連在一起，再引到出線盒。刷桿裝在可移動的刷桿座上，以便調(diào)整電刷的位置。 注意：石墨碳刷很脆，掀動壓力彈簧要仔細輕放,電樞（轉(zhuǎn)子）,電樞的主要部件包括： 直流電機的轉(zhuǎn)動部分稱為轉(zhuǎn)子，又稱電樞。轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承、風(fēng)扇等。,電樞鐵心既是主磁路的組成部分，又是電樞

9、繞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。為減少電樞鐵心內(nèi)的渦流損耗，鐵心一般用厚0.5mm且沖有齒、槽的型號為DR530或DR510的硅鋼片疊壓夾緊而成，如左圖所示。小型電機的電樞鐵心沖片直接壓裝在軸上，大型電機的電樞鐵心沖片先壓裝在轉(zhuǎn)子支架上，然后再將支架固定在軸上。為改善通風(fēng)，沖片可沿軸向分成幾段，以構(gòu)成徑向通風(fēng)道。,電樞繞組由一定數(shù)目的電樞線圈按一定的規(guī)律連接組成，是直流電機的電路部分，也是感生電動勢，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進行機電能量轉(zhuǎn)換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)線繞成，分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)，上下層以及線圈與電樞鐵心之間都要妥善地絕緣，并用槽楔壓緊。大型電機電樞繞組的端部通常緊扎在繞組支架上。,換向器起整流作用，在直流電動機中，換向器起逆變作用，因此換向器是直流電機的關(guān)鍵部件之一。換向器由許多具有鴿尾形的