直流电机基本知识.ppt

第十五章DC汽车的基本知识，背景，什么是DC汽车？定义：将直流电能和机械能相互转换的旋转电机。它可以用作电动机或发电机。什么是直流电机？DC发动机1的使用。电源2用 DC发电机。电源3用 DC电机。信号传输作为测量元件 DC测速发电机作为执行元件 DC伺服电机。DC电机的优点和缺点：DC发电机的电势波形更好，电磁干扰更小。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。缺点：由于换向器的存在，其制造和维护复杂，价格相对较高。主要内容1工作原理、主要结构、额定值2 DC电机电枢绕组3 DC电机电枢反应4电枢绕组感应电动势和电磁转矩5 DC电机换向、旋转：绕组线圈和换向器；静态：15.1 DC电机的主磁极、电刷、电枢、工作原理、主要结构和额定值。15.1 DC电动机的工作原理、主要结构和额定值，(1)DC发电机的工作原理，右手定则，A B-，A B-，1。15.1 DC电动机的工作原理、主要结构和额定值，(1)DC发电机的工作原理，右手定则，注：电刷固定在负载上，电刷压在换向器片上。换向器与线圈连接并旋转。不管它如何旋转，上半部分的电流总是向外流动，下半部分的电流总是向内流动。(1)DC电机的工作原理，15.1电机的工作原理、主要结构和额定值，(1)DC发电机的工作原理，(2)通过电刷和换向器将交流转换成DC，其功能相当于单相全波整流器。(1)DC电机的工作原理，15.1电机的工作原理、主要结构和额定值，(1)DC发电机的工作原理，增加导体数量可以减少感应电动势和电磁转矩的脉动。当每个极的导体数量大于8时，脉动可以小于1%。(1)DC电机的工作原理，15.1电机的工作原理、主要结构和额定值，(1)DC发电机的工作原理，并询问哪些部件旋转，哪些不动？绕组线圈和电刷端的电流特性是什么？应该对实际电机结构的物理模型进行哪些更改？旋转：绕组线圈、换向器；静态：主磁极，电刷绕组线圈：交流；刷端：DC增加铁芯、绕组线圈、轴承、端盖等数量。1.DC电机工作原理，15.1 DC电机工作原理，主要结构，额定值，(2) DC电机工作原理，左手定则，n逆时针转向，n逆时针转向，1。DC电机工作原理，15.1 DC电机工作原理，主要结构，额定值，(2) DC电机工作原理，电机运行关键：使电枢受到一个方向的电磁转矩，即线圈侧处于不同极性的磁极下时电磁转矩的方向不变。换向器与电刷相匹配，以确保每个极下线圈侧的电流总是在一个方向上，即电枢接收的电磁转矩的方向总是相同的。这使得电机能够连续旋转。一、DC电机工作原理，15.1 DC电机工作原理，主要结构，额定值，(3)DC电机的可逆性，为一匝线圈，电能，机械能。也就是说，电势产生的电功率等于电磁力产生的机械能。在旋转电机中，无论是发电机还是电动机，两种功率是相等的，两种形式的能量是可逆的。电力机械动力电动机既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，这是DC电动机的可逆原理。一、DC电动机的工作原理，15.1 DC电动机的工作原理、主要结构、额定值，(3)DC电动机的可逆性，DC电动机原则上可以用作发电机，也可以用作电动机运行，但其输入和输出条件不同。如果用原动机拖动DC电机的电枢，机械能从电机轴输入，没有DC电压加到电刷上，那么DC电动势可以从电刷端引出作为DC电源，输出电能，电机将机械能转化为电能，成为发电机；如果向电刷施加DC电压，并将电能输入电枢，则机械能从电机轴输出，并且生产机械被拖动以将电能转换成机械能，从而成为电机。在电机理论中，同一台电动机既可以用作发电机又可以用作电动机的原理被称为电动机的可逆原理。二、DC电机的主要结构、工作原理、主要结构、额定值为15.1的DC电机、扇叶、磁极、电刷、电枢转子、转轴、换向器、换向器片、压缩环、电枢绕组、绕组端部、分解图、换向器、二、DC电机的主要结构、工作原理、主要结构、额定值为15.1的DC电机、主磁极换向器基端盖的轴承电刷装置、磁场、电机的机械支撑、电枢铁芯电枢绕组换向器轴风扇、感应电势、 并实现能量转换部分、定子(固定部分)、转子(旋转部分)、2、DC电机主结构、15.1工作原理、主结构、DC电机额定值、2、DC电机主结构、15.1工作原理、主结构、DC电机额定值，(1)定子组件安装结构、极数：主极数，等于2p，II。 DC电机的主要结构，15.1电机的工作原理、主要结构和额定值，(1)定子组件的安装结构，(1)主磁极，组成：主磁极铁芯和适合铁芯的励磁绕组。作用：建立主磁场。DC电机的主要结构15.1电机的工作原理、主要结构和额定值(1)定子组件的安装结构，(2)换向器极，组成：换向器极通常由整块钢或厚钢板制成。换向极数通常等于主极数。在低功率DC电动机中，换向磁极的数量通常只有主磁极的一半，或者不提供换向磁极。其功能是改善换向。二。DC电机的主要结构，15.1电机的工作原理、主要结构和额定值，(一)定子组件的安装结构，(三)由厚钢板弯曲成圆柱形并焊接或铸钢而成的框架。功能：1。主磁路的一部分；2.电机结构框架。15.1电机的主要结构DC电机的工作原理、主要结构及额定值(1)定子组件的安装结构，(4)电刷装置，功能：电枢电路的引出(或引入)装置。成分：刷子、刷盒、刷杆和电线等。电枢电流可以通过旋转换向器(连同转子)和固定电刷(固定在定子上)连接到外部电路。1.将旋转电枢与外部电路连接。2.配合换向器获得DC电压。电刷组的数量通常等于电机的极数。2.DC汽车的主要结构。15.1电机的工作原理、主要结构和额定值。1.定子组件的安装结构。4.刷子装置。2.DC电机的主要结构，15.1 DC电机的工作原理、主要结构和额定值，(2)转子组件的安装结构，(2)DC电机的主要结构，15.1 DC电机的工作原理、主要结构和额定值，(2)转子组件的安装结构，(1)电枢铁芯，功能：1。主磁路部分；2、电枢绕组支撑部件。成分：通常，它是通过层压和夹紧厚度为0.5毫米的硅钢片并冲压出齿和槽而形成的，或称为DR530。DC电机的主要结构，15.1 DC电机的工作原理、主要结构和额定值，(2)转子组件的安装结构，(1)电枢铁芯，(2)DC电机的主要结构，15.1 DC电机的工作原理、主要结构和额定值，(2)转子组件的安装结构，(2)电枢绕组，功能：DC电机的电路部分。成分：由圆形或矩形截面的绝缘线缠绕而成。上层和下层以及线圈和电枢铁芯应适当绝缘，并用槽楔压紧。DC电机的主要结构，15.1 DC电机的工作原理、主要结构及额定值，(2)转子组件的安装结构，(3)换向器，功能：整流器(发电机)或逆变器(电机)。组成：将多个带燕尾的换向片排列成圆柱形片，用v形云母绝缘，两端用两个异形环夹紧而成。2。DC电机的主要结构，15.1电机的工作原理、主要结构和额定值，(2)转子部件的安装结构，(3)换向器，(3)。DC电机的励磁方式，15.1电机的工作原理、主要结构和额定值，DC电机的励磁方式，即励磁绕组和电枢绕组的连接方式，对电机的运行特性有很大的影响。单独激励的的激励由另一个独立的DC电源提供。自激励磁绕组没有连接到电枢绕组，而是连接到电枢绕组。励磁电流由发电机自身提供。励磁绕组的供电模式称为励磁模式。DC电机可根据励磁方式分为：单独励磁、自励磁、3。DC电机的励磁方式、15.1电机的工作原理、主要结构和额定值、励磁绕组的供电方式称为励磁方式。根据励磁方式，DC电机可分为：单独励磁、自励磁、并联励磁、串联励磁、复合励磁、3。DC电机的励磁方式、15.1电机的工作原理、主要结构和额定值、励磁绕组的供电方式称为励磁方式。4.DC电机额定值，15.1电机的工作原理、主要结构、额定值和额定功率：指电机在铭牌规定的额定状态下运行时的输出功率，单位为“W”。如果大于1kW或1MW，则表示为千瓦或兆瓦。额定电压：指额定状态下电枢出口端的电压，单位为“V”。额定电流：指电机在额定电压和额定功率下的电枢电流值，单位为“a”。额定转速：指额定运行时转子的转速，以“r/min”为尺寸单位。额定励磁电流：指电机在额定状态下的励磁电流值。15.1 DC电动机的额定值DC电动机的工作原理、主要结构和额定值是指DC发电机的输出电功率，等于额定电压和额定电流的乘积。对于DC电机，它指的是输出机械功率，所以公式中应该有效率。电流电枢绕组基础知识，15.2电机电枢绕组，功能：电枢绕组电源绕组。当电枢绕组在磁场中旋转时，将感应出电势，并且当电流在电枢绕组中流动时，电流和气隙磁场之间的相互作用将产生电磁转矩。电能和机械能由电枢绕组DC电机转换。特点：DC绕组是封闭式绕组。每个元件的两个端点分别连接到两个换向板，每个换向板连接两个元件，每个元件按照一定的规则依次连接形成一个闭环。电枢绕组要求：在一定数量导体的情况下，应能产生尽可能多的电势和电磁转矩，并力求结构简单、运行可靠和维护方便。(1)电流电枢绕组基础知识，15.2电机电枢绕组，1。绕组分类：(1)堆叠绕组：指串联的两个元件，连接方式是后一个元件的末端部分直接堆叠在前一个元件的末端部分上，整个绕组向前折叠。堆叠绕组分为单堆叠绕组和堆叠绕组。(2)波绕组：指在由一对极距隔开的同极性磁场下，相应元件的串联，它像波一样向前运动。波浪绕组分为单波浪绕组和复波浪绕组。(3)混合绕组。电流电枢绕组的基本知识，15.2电枢绕组的DC电机，现代DC电机是双层绕组，元件的一侧放置在上层的一个槽上，称为上侧，另一侧放置在下层的另一个槽上，称为下侧。绕组由元件组成。放置在槽中的元件的边缘可以切割磁力线以产生感应电动势，这被称为有效边缘。它放在槽的外面，不会切断磁力线。仅用作连接线的部分称为终端由于工艺和其他原因，电枢不应有太多槽。如图所示，在实际的槽中，上层和下层嵌入有多个(U)元件边缘。凹槽中上层边缘和下层边缘占据的空间称为虚凹槽。如果电动机的实际槽数为q，而假想槽数为Qu，则为1。电流电枢绕组的基本知识，15.2电机的电枢绕组，每个元件有两匝，每个换向器片连接两匝，每个虚槽内有两匝，元件s的数量等于换向器片的数量k，也等于虚槽的数量3。元件、换向器片和假想槽的数量，1。电流电枢绕组的基本知识，15.2电机的电枢绕组，(1)元件：形成绕组的线圈称为绕组元件，绕组元件分为两部分部件的头部和端部：每个部件引出两根导线与换向器片连接，其中一根称为头部，另一根称为端部。4。元素、极距和节距，(2)极距：指沿电枢表面的两个相邻主极轴之间的距离，用，1表示。电流电枢绕组的基本知识，15.2电机电枢绕组，4。元素、极距和节距，(1)第一节距y1:电枢表面上元素的两个有效边相交的距离，用虚槽数表示。表达式如下：1。电流电枢绕组的基本知识，15.2电机电枢绕组，绕组节距，(2)第二节距y2:表示同一换向器片上两个串联元件中第一个元件的下边缘和第二个元件的上边缘之间的距离，用虚槽数表示。合成节距Y:电枢表面上以紧密相位串联的两个元件的相应环边缘的跨度，换向器节距yk:连接在每个线圈两端的换向器片之间的换向器表面的跨度，用换向器片的数量1表示。电流电枢绕组的基本知识，15.2电机电枢绕组，绕组节距，(3)合成节距Y:由两个直接串联的元件的相应边(上层边或下层边)跨越的距离，用虚槽数表示。它表示每个元件串联后，绕组在电枢表面前进或后退的虚拟槽数。这是反映绕组不同形式的一个重要标志。(4)换向器节距yk:指连接到同一部件的两个输出端的两个换向器片之间的距离，用换向器片的数量表示。由于元件的数量等于换向器片的数量，换向器节距等于复合节距，即yk=y。电流电枢绕组的基本知识，15.2 DC电机电枢绕组，绕组节距，单叠层绕组，单波形绕组，2，单叠层绕组，15.2 DC电机电枢绕组，单叠层绕组特征：相邻元件(线圈)彼此重叠，合成节距和换向节距均为1，即(右行绕组)。注：电枢绕组主要由双层绕组构成。线圈的一个有效侧放置在槽的上层，称为上侧(用实线画出)；另一条有效边以一定的距离放置在另一个槽的下层，称为下边缘(用虚线画出)。2。单层绕组，15.2电机电枢绕组。绕组展开图的绘制用下面的一个具体例子来说明：例如，给定一台电机的P(极数)=2，S(元件数)=K(换向片数)=Qu(虚槽数)=16，试画右侧单层叠绕组展开图。1。计算绕组节距，2。单组绕组，15.2 DC电机电枢绕组，2。单组绕组，15.2 DC电机电枢绕组，2。单组绕组，15.2 DC电机电枢绕组，绕组展开图法的具体步骤：(1)部件连接顺序：绘制部件，用实线表示上部部件，用虚线表示下部部件，用虚线表示接近实线的部分，用实线(虚线)表示等于部件数S，用实线从左到右分别表示1到16。(2)单层绕组，15.2 DC电机电枢绕组，绕组展开绘制方法的具体步骤：组件1:上层侧在1个槽中，下层侧在下层，y1=4，2。单层绕组，15.2 DC电机电枢绕组，绕组展开的具体步骤绘制方法：元件连接顺序图：电枢周围一圈，所有元件串