第6章 直流电机的用途、基本工作原理和结构PPT课件

第6章，DC电机的用途、基本工作原理和结构，6-1 DC电机及其用途，2、励磁机、测速、伺服，DC电机的用途，3、DC电机的用途，DC电机分为电机和发电机。DC发电机将机械能转化为电能。DC发动机将电能转化为机械能。DC发电机主要用于DC供电；DC发动机广泛应用于电力机车、重型机械和轧机等发电厂。嘿。嘿。4、DC电机特性，DC发电机电位波形较好，对电磁干扰影响较小。DC电机具有调速范围宽、调速平稳的特点。DC电机过载能力强，启动和制动力矩大。调速过程中的能量损失很小。易于控制，可靠性高。换向的困难限制了DC发动机的能力。5，6-2 DC电机的基本工作原理，6，1，DC电动势的产生，电磁感应定律：e=Blv，满足右手法则，eBA为正、负随时间变化的交变电动势，结论：DC电动势的产生，结论：eBA为静刷和旋转换向器作用的脉动DC电动势。平均电磁转矩的产生，电磁力定律：f=Bil，满足左手定律，并以单线圈简化模型为例进行了分析。显然，在DC电源连接到电刷之间后，DC电流流过线圈。9，2，平均电磁转矩的产生，10，2，平均电磁转矩的产生，DC电机换向器将外部直流变为内部交流。在图中，电刷相对于磁极的位置保证不变。无论线圈侧是在N极下还是在S极下，线圈电流都会产生逆时针方向的电磁转矩，从而使转子获得固定方向的电磁转矩。11，DC电机的物理模型，12，正方向电势：abcdB，A-，DC发电机的工作原理，(1)换向过程，无感应电势，正方向电势：dcbaB，A-，线圈也需要产生电磁转矩，与转子方向相反(拖动转矩)。(2)DC发电机运行时的一些结论：电枢线圈中的电势和电流方向是交流电；电刷之间存在直流电势。线圈中感应电势与电流方向一致；从空间上看，电枢电流产生的磁场是空间中的恒定磁场；产生的电磁转矩T与转子转向相反，并且正在制动。14，DC电机的工作原理，(1)换向过程，电流正向：dcba转矩方向：顺时针电势方向：abcd，电流正向：dcba转矩方向：电势方向：电流正向：abcd转矩方向：顺时针电势方向：dcba，15，(2)DC电动机运行的一些结论，施加的电压和电流是DC的，电枢线圈中的电流是交流的；线圈中感应电势与电流方向相反；线圈在旋转，电枢电流是交变的。电枢电流产生的磁场在空间是恒定的。产生的电磁转矩T与转子转向相同，并且是驱动特性。DC电动机的可逆原理相同的DC电动机可以作为发电机或通过改变外部条件作为电动机运行。DC电机的主要结构，定子和转子，定子部分，定子通常指磁路中的静止部分及其机械支撑，包括机架、磁轭、主磁极、换向磁极等。(1)框架和磁轭：固定主磁极和端盖，并作为磁轭形成磁路(定子磁轭)的一部分。它由铸钢或钢板焊接而成，因此具有良好的导磁性能和机械性能。主磁极，主磁极功能：产生气隙磁场，使电枢表面的气隙磁通密度b按方波沿空间分布。20，1。定子部分，极靴功能：卡住励磁绕组；(2)合理分配气隙中的主磁通。主磁极结构，主磁极叠片，思考：为什么主磁极用冲片叠片？(2)极靴的作用是什么？在定子部分，带极靴的气隙磁通分布合理，不带极靴的气隙磁通分布不合理。主磁极铁芯：铁耗一般22，1，定子部分，23，1，定子部分，1，磁极面对应电枢齿槽，齿槽的个数有单个和多个，磁极面对应槽时气隙大，磁通量小；当磁极对应于齿时，气隙小，磁通量大。电枢移动时，脉冲振动，导致少量铁损。磁通量变化的原因：2 .电枢通过北极和南极旋转。如右图所示，电枢中有交变磁通量。24，1。定子部分，绕线励磁绕组套在铁芯外。励磁绕组可以用圆形或矩形截面的绝缘线缠绕在绕组架上，浸渍(涂漆)干燥后一起套入主磁极铁芯中。每个主极上的励磁绕组相互串联，以确保每个极的电流相等。线圈的缠绕方向不同，因此磁极N和S交替。定子部分，换向磁极功能：帮助换向。3、换向电杆，换向电杆形状相对简单，一般采用厚钢板稍加刨削，但在要求高的情况下也要求使用钢板叠放。换向极配有换向极绕组，该绕组通常由粗扁铜线制成，并且总是与电枢绕组串联。26、1、定子部分，电刷装置由电刷、电刷架、刷杆和刷杆座(摇环)组成。电刷(石墨)放在电刷架上的电刷盒中，电刷架被弹簧压在换向器上，而电刷架固定在刷杆上，刷杆安装在刷杆座上(一个以上的电刷)，必须绝缘。调节与换向器的对应接触位置后，刷条座可以转动并固定在端盖或机座上。铜编织物是外部电源和电刷之间的连接线。四、电刷装置，27、1、定子部分，28、2、转子部分，1、电枢铁芯，转子部分包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、风扇、转轴和轴承。电枢铁芯固定在转子支架上或直接固定在转轴上，以提供主磁极下的磁通量通道。由于电枢铁芯和主磁场之间的相对运动，导致铁损，通常由0.5毫米厚的电工硅钢片冲压而成，每个张冲片都有嵌入的绕组槽。29，2，转子部分，30，2，转子部分，2，电枢绕组，电枢绕组是由许多按照一定规则连接的线圈组成的。它是DC汽车的主电路部分。电机通过电流产生电磁转矩，发电机感应产生的电动势在电枢绕组中，电枢绕组是实现机电能量转换的关键部件。电枢绕组物理图，31、2、转子部分、电枢槽横截面、线圈延伸槽外的端子部分，用非磁性钢丝或玻璃带紧固，防止离心力将绕组挤出槽外。槽楔压缩槽中的绕组，以防止离心力将绕组甩出槽外。32、2、转子部分、3、换向器、换向器和电枢端对端，随轴旋转。换向器由换向器片组成，电枢中每个线圈的两端分别焊接在两个换向器片上。换向器的作用是与电刷装置配合，将电枢线圈中的交流电动势转换成电刷间的DC电动势。换向器片用0.4-1.2毫米的云母片绝缘，换向器片嵌在一个V形套筒内，V形套筒套在轴上并与电枢同轴旋转。33，2，转子部分，34，DC电机基本结构概述，主要由定子和转子部分组成，35，3，DC电机铭牌数据，36，4，DC电机额定值，额定容量PN(kW):输出功率；额定电压UN(V):额定状态下出线端电压；额定电流IN(A):额定状态下出口端的电流；额定速度nN(r/min):额定状态下的电机速度；励磁方式：并联励磁、串联励磁、复合励磁和其他励磁等。37，5，DC电机按励磁方式分类，1)单独励磁(电机需要两套电源)单独励磁的励磁绕组由另一个电源供电。永磁DC电机单独励磁，因为它们的主磁场是由永磁体建立的，39，5，DC电机按励磁方式分类，电机电流关系：I=Ia If，发电机电流关系：ia=if，并联励磁类型，并联励磁，40，5，DC电机根据励磁方式分类，Ia=I=I