建设部注册电气视频配套讲义-直流电动机.ppt

,全套视频地址QQ：83940172 /v_show/id_XMjcwMTkwNjk2.html?firsttime=126,*存在的问题:交变的电磁转矩只能使转动部分(电枢)来回摇摆,- +,直流电机的工作原理,一、直流电动机,a,b,c,d,a,b,c,d,一、直流电动机,直流电源,交流电流,恒向的电磁转矩（拖动转矩）,换向,旋转,机械负载,反电动势,直流电机的工作原理,基本原理：f=Bli,增加换向器装置的意义,在旋转过程中应保持每极下导体中电流的方向不变换向器由互相绝缘的换向片构成，装在轴上与电枢一同旋转。换向器又与两个固定不动的电刷相接触，这样当直流电压加于电刷时，换向器的作用使外电路的直流电流改为线圈内的交变电流，这种换向作用称为逆变，以保证每极下导体中所流过的电流方向不变，从而使电机连续的旋转。,E,二、直流发电机,原动机 ,感应电动势、电流,电磁转矩（阻转矩）,作功,*所发电流在电机内部实际为交流，经过机械“整流”为直流！*对比上页“逆变”的概念,一、直流电机的静止部分（定子）1、主磁极 主磁极的作用是建立主磁场。主磁极由主极铁芯和套装在铁芯上的励磁绕组组成它的，铁芯是由11.5mm厚的钢板冲片叠压紧固而成。极靴的作用是使主磁通在过气隙时分布的更合理并且固定励磁绕组。,直流电机基本结构,2、机座,其作用其一是作为磁路的一部分，其二是固定主极，换向极和端盖。通常是用铸钢或厚钢板焊成，机座中有磁通通过的部分称为磁轭。,3、换向极,换向极装在两极之间。其作用是用来改善换向，也是由铁芯和绕组组成，换向极绕组与电枢绕组串联。,4、电刷装置,电刷装置是电枢电路的引入（或引出）装置，通过它可以把电机旋转部分的电流引出（或引入）到静止的电路里，它与换向器配合才能使电机获得直流电机的效果。,二、直流电机的转动部分（转子）1、电枢铁芯,电枢铁芯既是主磁路的组成部分,又是电枢部分绕组的支撑部件.为减少电枢铁芯内的磁滞与涡流损耗，铁芯一般采用0.5mm厚的DR530或DR510的硅钢片叠压而成。*电枢铁芯是实心或空心？*磁滞与涡流损耗？（如何防止？）,直流电机的转子铁芯与电枢绕组,2、电枢绕组.,电枢绕组叠放在电枢铁芯的槽内，是由按一定规律联接的线圈组成。它是直流电机的电路部分。上、下层之间，及线圈与铁芯之间都要有绝缘，槽口处用槽楔压紧。 *为什么叫电枢绕组为电枢？,直流电机的定子,更多的图片,电机装配图,3、换向器,换向器是直流电机的重要部件之一，在发电机中可将电枢绕组中交变的电流转换成电刷上的直流，起整流作用，而在直流电动机中将电刷上的直流变为电枢绕组内的交流，即起逆变作用。换向器由许多换向片组成，片间用云母绝缘，电枢绕组的每个线圈的两端分别接到两个换向片上,*换向器,直流电机的基本结构知识点总结,一、定子1. 主磁极:,2. 换向磁极：,主磁极铁芯、励磁绕组。,改善换向用。,3. 电刷装置4. 机座与端盖,二、转子1. 电枢铁芯:,由硅钢片叠成。,2. 电枢绕组3. 换向器4. 转轴与风扇,发电机：整流作用。电动机：逆变作用。,1. 额定电压 UN 发电机的UN ：指输出电压的额定值。 电动机的UN ：指输入电压的额定值。2. 额定电流 IN 发电机的 IN ：指输出电流的额定值。 电动机的 IN ：指输入电流的额定值。3. 额定功率 PN 发电机的 PN ：输出“电”功率的额定值(UN IN ) 电动机的 PN ：输出“机械”功率的额定值 UNINN*知识点总结：注意区别以上电动机与发电机对应铭牌数据的不同含义？,直流电机的铭牌数据,4. 额定转速 nN,5. 额定励磁电压 UfN6. 额定励磁电流 IfN额定状态 ： 指 U、I、P、n 均为额定值的状态。一般为出厂较为理想状态满载状态 ： 指 I = IN 的状态，一般即指额定状态。,注意：直流电机有2电回路，电枢绕组与直流励磁回路。,直流电机实例,直流电机实例,直流电机分解图,直流电机的励磁方式及磁场,一、励磁方式 ：直流电机的磁场，可以由永久磁场产生，也可以由励磁绕组产生。一般来讲永久磁铁的磁场较弱,所以现在绝大多数直流电机的主磁场都是由励磁绕组通以直流励磁电流产生的.我们称这种磁场为直流电机的主磁场，有时也称为励磁磁场。 励磁绕组的供电方式称为励磁方式.,直流发电机按励磁方式分类,*知识点：四种励磁方式。,二 直流电机的空载磁场,1、定义：空载磁场是在无载情况下，励磁绕组中通入电流后建立的磁场。*知识点：空载的含义？（这时电枢电流为零或近似为零）空载磁场组成：主磁通和漏磁通两部分分布：由于磁极极靴宽度总是小于极距，在极靴下气隙较小，所以极靴下沿电枢表面主磁场较强，极靴以外，气隙加大，主磁场明显削弱，在两极间的几何中性线处磁密为零。气隙磁场磁密分布波形为一礼帽形。,2、直流电机的空载磁路,对主磁通和漏磁通 的分析,主磁通：从主极过气隙到转子，因气隙小，磁导大。所以磁通很大。漏磁通：仅铰链励磁绕组本身，经由空气闭和，不进入电枢铁心。因气隙大，磁阻大，所以其值很小。,三、直流电机负载时的磁场,负载时电机中的气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势两者共同建立（电枢绕组电流较大，该电流建立自身磁场。） 分析：单独由电枢绕组产生的电枢磁场的分布情况 （见图）,*知识点：空间有两种磁场叠加。,分析电枢磁势波形,电刷放在几何中性线上时，电枢磁动势的轴线与主磁极轴线正交，称为交轴电枢磁动势。,*磁势F曲线与磁密B曲线的区别？,三、直流电机负载时的磁场（电枢反应）,电刷,几何中性线,励磁磁通势产生的励磁磁场（空载磁场）,物理中性线,电枢磁通势产生的电枢磁场,合成磁场（负载时的磁场）,物理中性线,四、电枢反应,电枢反应:负载时电枢磁动势对主磁极磁场的影响称为电枢反应。, 电枢反应的影响：知识点,总磁场畸变，被扭曲了！几何中心线与物理中心线不重合。电刷在几何中心线位置处元件的 e0，增加换向困难。(3) 一半磁极的磁通增加，一半磁极的磁通减少。 但因部分磁路饱和的原因，每极总磁通减少，直流电机的E 和T 相应减少。,直流电机的电磁转矩和电动势计算,1 2 3 5 6 8 9 11 12, 单叠绕组的展开图, 电刷的中心线对着磁极的中心线。,n,一、感应电势 E:感应电势指电枢绕组一条支路的电势（即电刷间的电势。以发电机为例）,电枢旋转 n总磁场 ,e,e,E,2. 大小 每个导体：e = B v l,1. 产生:,设电枢总导体数为Za，支路数为2a,则每条支路串联导体数为,磁密的平均值,3. 方向：由 和 n 共同决定。4. 性质 发电机：为电源电动势； 电动机：为反电动势。*假如电动机不存在感应电动势？,知识点：E = CE n式中：CE 电动势常数。,二、电磁转矩 T,1. 产生:,导体(线圈中)的 i总磁场 ,F,T,2. 大小: 电磁力： F = B i l,一极下导体数为,作用于一极下导体的转矩为：,3. 方向:,由 和 Ia 共同决定。,4. 性质,T 与 n 方向相反，为制动转矩；T 与 n 方向相同，为驱动转矩。,知识点：T = CT Ia,式中：CT 转矩常数。,作用于整个电枢上的转矩为：,因为,三、感应电势和电磁转矩的关系？,由电磁功率Pe =,机械功率,转换成的,电功率,电功率,机械功率,转换成的,E Ia,T,Pe = E Ia = T，知识点,CE n Ia = CT Ia, CE n = CT,= 9.55, CT = 9.55CE,直流电动机的运行原理,一、他励电动机,励磁电压 Uf,If,电枢电压 Ua,Ia,T,n,+Ua,+Uf,1. 电压平衡方程式励磁电路： Uf = Rf If电枢电路： Ua = E + Ra Ia,(1) 机械特性,2. 转速,当T时， n下降不多 硬特性。,三、串励电动机,+U,+ Ua,+ Uf ,1. 电压 U = Ua + Uf = E + (Ra+ Rf ) I2. 电流 I = Ia = If,3. 转矩 T = CT Ia当 Ia 较小、磁路未饱和时，,Ia,T Ia2,即 TIa2, 与并励电动机比较，有如下特点： 对应于相同的T ，Ia 小； 对应于允许的 Iamax ，能够产生的 T 大， *Tst 和 Tmax 较大。 转矩特性： U = UN 时， T = f (Ia ),4. 转速,(1) 当T = 0 时，Ia = If ，, =r ，,n 很大，n = (5 6) nN,(2) 当T 很小时，Ia 很小，,磁路未饱和，,T Ia, n 迅速下降；,(3) 当T 很大时，Ia 很大，,磁路已饱和，,T Ia, 基本不变, n下降较少；, 转速特性：,5. 应用(1) 特别适用于起重机和电气机车等运输机械;(2) 不能在轻载或空载下运行;(3) 不能用皮带轮传动（易造成皮带松驰）。,四、复励电动机,积复励、差复励。 一般采用积复励电动机； 机械特性介于并励电动机 和串励电动机之间： 有较大的Tst ； 可以空载运行。,2.8 直流电动机的功率和转矩,一、 功率平衡方程式（并励）输入功率： P1 = U I铜损耗 PCu : PCu = Ra Ia2 + Rf If2 电磁功率Pe ： Pe = P1 PCu = E Ia空载损耗 P0 ： P0 = PFe + Pme + Pad输出功率P2 ： P2 = Pe P0 = T2,功率流程图:,P1,Pe,P2,二、 转矩平衡方程式空载： T = T0负载: T = T0 + T2,建设部注册电气全套视频,注册电气工程师基础考试视频注册电气工程师基础考试高清视频（约40G）+PPT讲义公共基础：(上午考)高等数学、普通物理、普通化学、理论力学、材料力学、流体力学、计算机基础应用、电工电子技术、工程经济、信号与信息等十门课程.-高等数学、普通物理、普通化学、理论力学、材料力学、流体力学、计算机基础、电工电子技术、工程经济、信号与信息等十门课程。主讲人：李群高教授、魏京花教授、岳冠华教授、钱民刚教授、李兆年教授、许小重教授、王佳教授、陈向东教授和许怡生教授等专业基础：(下午考)电路、