项目一直流电机的拆装.ppt

项目一、直流电机的拆装,本任务目的要通过教师的现场教学以及学生的自学和查找资料，完成对直流电机的拆装，并讲解出直流电机的内部构造以及各元件的作用。,本项目内容,电机的定义 电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，是电动机和发电机的统称。将电能转换为机械能的电机称为电动机；将机械能转换为电能的电机称为发电机。 工作原理 电磁感应定律、电磁力定律及电流的磁效应。 构造的一般原则 用适当的导磁和导电材料构成能互相进行电磁感应的电路和磁路，以产生电磁功率和电磁转矩，达到能量转换的目的。,电机分类：,我们周围的电机举例：,我们周围的电机举例：,一、直流电机基本工作原理,图1.1是一台直流电机的最简单模型。N和S是一对固定的磁极，可以是电磁铁，也可以是永久磁铁。磁极之间有一个可以转动的铁质圆柱体，称为电枢铁心。铁心表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端分别接到相互绝缘的两个半圆形铜片(换向片)上，它们的组合在一起称为换向器，在每个半圆铜片上又分别放置一个固定不动而与之滑动接触的电刷A和B，线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。,图1.1 直流电动机工作原理示意图,一）、直流电动机工作原理 将外部直流电源加于电刷A(正极)和B(负极)上，则线圈abcd中流过电流，在导体ab中，电流由a指向b，在导体cd中，电流由c指向d。导体ab和cd分别处于N、S极磁场中，受到电磁力的作用。用左手定则可知导体ab和cd均受到电磁力的作用，且形成的转矩方向一致，这个转矩称为电磁转矩，为逆时针方向。这样，电枢就顺着逆时针方向旋转，如图1.1(a)所示。当电枢旋转180，导体cd转到N极下，ab转到S极下，如图1.1(b)所示，由于电流仍从电刷A流入，使cd中的电流变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，从电刷B流出，用左手定则判别可知，电磁转矩的方向仍是逆时针方同。 由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。 实际的直流电动机，电枢圆周上均匀地嵌放许多线圈，相应地换向器由许多换向片组成，使电枢线圈所产生的总的电磁转矩足够大并且比较均匀，电动机的转速也就比较均匀。,二、直流电机的结构和额定值,一）、直流电机的结构 由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到，直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。装配后的电机如图1.3所示。直流电机的纵向剖视图如图1.4所示。,1. 定子,1) 主磁极 主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成。铁心一般用0.5mm1.5mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成，分为极身和极靴两部分，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可以调整气隙中磁场的分布，又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在主磁极铁心上。整个主磁极用螺钉固定在机座上，如图1.5所示。,直流电机装配结构图,直流电机纵向剖视图,1换向器 2电刷装置 3机座 4主磁极 5换向极 6端盖 7风扇 8电枢绕组 9电枢铁心,1换向器 2电刷装置 3机座 4主磁极 5换向极 6端盖 7风扇 8电枢绕组 9电枢铁心,2) 换向极 换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，一般装在两个相邻主磁极之间，由换向极铁心和换向极绕组组成，如1.6所示。换向极绕组用绝缘导线绕制而成，套在换向极铁心上，换向极的数目与主磁极相等。 3) 机座 电机定子的外壳称为机座，见图1.4中的3。机座的作用有两个：一是用来固定主磁极、换向极和端盖，并起整个电机的支撑和固定作用；二是机座本身也是磁路的一部分，借以构成磁极之间磁的通路，磁通通过的部分称为磁轭。为保证机座具有足够的机械强度和良好的导磁性能，一般为铸钢件或由钢板焊接而成。 4) 电刷装置 电刷装置是用来引入或引出直流电压和直流电流的，如图1.7所示。电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。电刷放在刷握内，用弹簧压紧，使电刷与换向器之间有良好的滑动接触，刷握固定在刷杆上，刷杆装在圆环形的刷杆座上，相互之间必须绝缘。刷杆座装在端盖或轴承内盖上，圆周位置可以调整，调好以后加以固定。,主磁极的结构,换向极,电刷装置,1主磁极 2励磁绕组 3机座,1换向极铁心 2换向极绕组,1刷握 2电刷 3压紧弹簧 4刷辫,2. 转子(电枢) 1) 电枢铁心 电枢铁心是主磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。一般电枢铁心采用由0.5mm厚的硅钢片冲制而成的冲片叠压而成(冲片的形状如图1.8(a)所示)，以降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗。叠成的铁心固定在转轴或转子支架上。铁心的外圆开有电枢槽，槽内嵌放电枢绕组。 2) 电枢绕组 电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量变换的关键部件，所以叫电枢。它是由许多线圈(以下称元件)按一定规律连接而成，线圈采用高强度漆包线或玻璃丝包扁铜线绕成，不同线圈的线圈边分上下两层嵌放在电枢槽中，线圈与铁心之间以及上、下两层线圈边之间都必须妥善绝缘。为防止离心力将线圈边甩出槽外，槽口用槽楔固定，如图1.9所示。线圈伸出槽外的端接部分用热固性无纬玻璃带进行绑扎。 3) 换向器 在直流电动机中，换向器配以电刷，能将外加直流电源转换为电枢线圈中的交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变；在直流发电机中，换向器配以,转子结构图,电枢槽的结构,1槽楔 2线圈绝缘 3电枢导体 4层间绝缘 5槽绝缘 6槽底绝缘,电刷，能将电枢线圈中感应产生的交变电动势转换为正、负电刷上引出的直流电动势。换向器是由许多换向片组成的圆柱体，换向片之间用云母片绝缘，换向片的紧固通常如图1.10所示，换向片的下部做成鸽尾形，两端用钢制V形套筒和V形云母环固定，再用螺母锁紧。,4) 转轴 转轴起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械强度和刚度，一般用圆钢加工而成。,换向器结构,单叠绕组元件,单波绕组元件,1换向片 2连接部分,1首端 2末端 3元件 边4端接部分 5换向片,1首端 2末端 3元件 边4端接部分 5换向片,二）、直流电机的电枢绕组 按照连接规律的不同，电枢绕组分为单叠绕组(见图1.11)、单波绕组(见图1.12)。本节主要以常用术语讲起，阐述电枢绕组的构成原理和连接规律。,几个常用术语 1) 电枢绕组元件 电枢绕组元件由绝缘漆包铜线绕制而成，每个元件有两个嵌放在电枢槽内、能与磁场作用产生转矩或电动势的有效边，称为元件边。元件的槽外部分亦即元件边以外的部分称为端接部分。为便于嵌线，每个元件的一个元件边嵌放在某一槽的上层，称为上层边，画图时以实线表示；另一个元件边则嵌放在另一槽的下层，称为下层边，画图时以虚线表示。每个元件有两个出线端，称为首端和末端，均与换向片相连。,2)实槽和虚槽 电枢绕组上实际开出的槽叫实槽，每个实槽里面放置了多排导线，把实槽平均分开，分成几个虚槽。 3）元件数、换向片数、虚槽数 如图1.11、图1.12所示。每一个元件有两个元件边，每片换向片又总是接一个元件的上层边和另一个元件的下层边，所以元件数S总等于换向片数K，即S=K；而每个电枢槽分上下两层嵌放两个元件边，所以元件数S又等于虚槽数Qu，即S=K= Qu 。 3）极距 沿电枢表面圆周上相邻两磁极间的距离，可用长度和虚槽数表示。,4) 绕组节距 节距是用来表征电枢绕组元件本身和元件之间连接规律的数据。直流电机电枢绕组的节距有第一节距Y1、第二节距Y2、合成节距Y和换向器节距Yk 4种，如图1.13所示。,(a) 单叠绕组,(b) 单波绕组,电枢绕组节距,第三章 习 题,13、直流电动机起动时，为什么要在电枢电路中接入起动电阻？若把起动电阻留在电枢回路中长期运行，对电机有什么影响？ 14、他励电动机在运行过程中，若励磁绕组断线，会出现什么情况？ 15、有一台他励直流电动机，其额定数据如下：PN=2.2kW， Uf =UN=110V ，nN=1500r/min，N=0.8，并已知： Ra=0.4W，Rf=82.7W，试求：（1）额定电枢电流；（2）额定励磁电流；（3）额定输出转矩；（4）额定电流时的反电动势。 16、他励直流电动机常用哪几种方法进行调速？它们的主要特点是什么？ 17、一