电机与拖动基础完整ppt课件

.1，主编：在这种情况下，刘子林副主编：张志光王红玉周礼：李梅芳，电力和拖动基础，引言，2，0引言，目录，3，电力是现代能源中应用最广的二次能源，其生产、转换、传输、分配马达是利用电磁感应定律和电磁力定律转换或转换能量或信号的电磁机械装置。马达在国民经济的各个领域发挥着重要作用。电力行业生产电力的发电机和电力转换、传输和分配的变压器是发电站和变电站的主要设备。工业企业利用电动机将电能转换为机械能，吸引各种生产机器，满足生产过程的要求。运输行业需要很多牵引电动机。像电灌溉、播种、收获等农机都需要规格不同的马达。在各种家电产品中，功能不同的低功耗电动机也不可或缺。0.1电机及电力拖动技术在国民经济中的作用，4、将电机拖动到原动机并启动生产机器的系统称为电力拖动系统。电力拖动是机电设备的重要组成部分。大部分生产机器使用气动或液压拖动，而电力拖动具有以下一系列优点：(1)电力远距离运输简单、分布简单、测试方便。(2)电拖动比其他形式的拖动效率高，电机和拖动机器的连接方便；(3)电机的形式和种类很多种，可以适应不同生产机器的需要，电力拖动的启动、制动、调速等调节容易、快，性能也调节好；(4)实现远距离控制和自动调节，自动化生产流程。0.1电力和电力牵引技术在国民经济中的作用，5、现代能源的主要形式是电力，与电力密切相关的电动机广泛应用于社会生产的各个部门和社会生活的各个方面。各种电动机可以根据功能用途分为变压器、直流电动机、交流电动机和控制电动机，如图0.1所示。任何电动机都必须使用磁场作为耦合场，通过电磁感应作用进行能量转换。为了在一定的励磁电流下产生强磁场，电动机的磁路都是由磁性优良的铁磁材料组成的。图0.1电动机分类，0.2电动机类型和使用的材料，6，0.2电动机类型和使用的材料，7，0.2电动机类型和使用的材料，8，这是电气自动化、电气技术和机电一体化等专业基础课程。“电机和拖动基础”是机电拖动技术的基本组成部分，通过学习电气技术基础课程，提供直流电动机、变压器、交流电动机基本理论和电气拖动基本原理的知识，满足以下要求：(1)熟悉直流电动机、变压器、三相异步电动机的基本结构，了解其工作原理。(2)掌握直流电动机、三相异步电动机的机械特性和各种运行状态的基本理论。(3)掌握直流电动机、三相异步电动机启动、制动、调速的电力拖动基本原理和计算方法。(4)掌握电机和电牵引实验的基本方法和技术。0.3本课程的主要内容，课题和学习方法，9，“电机和拖动基础”具有技术基础课程及专业课程的特点，理论分析推导，磁场的抽象叙述，以及使用基本理论分析比较复杂的有机、电、磁综合工程实际问题，这是学习本课程的难点。学习时要注意以下几点：(1)牢牢把握基本概念、基本原理和主要特性。(2)利用模拟或比较学习方法，了解各种电机的共性和个性，提高对各种电机和拖动系统性能的理解。(3)应把理论与实践联系起来，重视实验与训练环节。(4)上课前预习，课后及时复习，选择适当的考试和练习问题作为课外作业，巩固理论知识，提高理解和计算能力。0.3本课程的主要内容、任务和学习方法，10，编辑：李清武刘子林副总经理：张智光王洪玉柱：李梅芳，电机和拖动基础，1直流电动机，11，1直流电动机，目录，12，【知识目标】直流电动机的基本结构，DD【能力目标】学习直流电动机拆卸、布线方法。直流电动机电枢电动势、电磁力矩计算；掌握直流电动机的运行特性。1.1直流电动机工作原理和结构，13，直流电动机可分为直流发电机和直流电动机两类。将机械能转换为电能的直流电动机是直流发电机，将电能转换为机械能的直流电动机是直流电动机。直流电动机具有良好的速度调节性能，启动转矩和过载能力大，通常用于启动和速度调节要求高的情况。此外，还存在结构复杂、成本高、难以维护的直流电动机的缺点。1.1直流电动机的工作原理和结构，14，图1.1显示了直流发电机的工作原理模型。图1.1中，n，s是固定的极对，称为直流电动机的定子。Abcd是固定在铁缸上的线圈，与铁缸一起，被称为直流电动机的可旋转部分直流电动机的转子(或电枢)。线圈的末端a，d连接到两个可以相互绝缘并随线圈一起旋转的导电片，这种导电片称为整流片。转子线圈和外部电路的连接是通过固定在整流座上的固定刷实现的。定子和转子之间有一个间隙，称为气隙。图1.1直流发电机工作原理模型在直流发电机模型中，感应电动势是由线圈ABCD按照原动机以一定速度逆时针拖动转子时电磁感应定律产生的。1.1.1电路的组成，1.1直流电动机的工作原理和结构，15，图1.1直流发电机的工作原理模型，1.1直流电动机的工作原理和结构，16，导体中感应电动势的方向可以使用右手法则确定。逆时针旋转时，导体ab在n极中感应电动势的极性是a点高电位，b点低电位。导体CD在s极下感应电动势的极性为c点高电位，d点低电位，在此状态下笔刷a的极性为正数，笔刷b的极性为负数。线圈旋转180时，导体ab在s极下，导体CD在n极下，导体CD在n极下，则导体中感应电动势的方向已更改，但是原先接触笔刷a的换向片与笔刷b接触，与笔刷b接触的换向片在与笔刷a接触时被替换，因此笔刷a的极性仍为正，而笔刷b的极性仍为负。1.1直流电动机工作原理和结构，17，如图1.1所示，与刷子a接触的导体总是在n极之下，与刷子b接触的导体总是在s极之下，因此刷子a的极性总是正数，刷子b的极性总是负数，因此刷子可以获得直流电动势。实际直流发电机的电枢根据具体应用情况需要多个线圈。线圈分布在电枢表面的不同位置，按照一定的规定连接，形成直流电动机的电枢绕组。极还根据需要交替放置n，s极。1.1直流电动机工作原理和结构，18，1.1.2直流电动机工作原理，图1.2，1.1直流电动机工作原理和结构，19，图1.2直流电动机模型，1.1直流电动机工作原理和结构，20，导体力方向根据左规则确定。第一种情况下，n极下导体ab力的方向是从右到左，s极下导体CD力的方向是从左到右。导体通过电磁力在轴上产生转矩。这个转矩称为电磁转矩，电磁转矩的方向是逆时针方向。如果电磁转矩大于阻力矩，线圈逆时针旋转，电枢旋转到第二个位置，则原来位于s极下的导体CD在n极下移动，力方向从右向左改变。如果原始n极下的导体ab移动到s极下，则导体ab力方向将从左到右更改，线圈将逆时针旋转，此转矩将继续逆时针旋转。这样，导体中流动的电流处于交变状态，但n极下的导体力方向和s极下的导体力方向保持不变，马达以此方向不变的扭矩旋转。1.1直流电动机与结构、21、直流发电机的工作方式相同，实际直流电动机的电枢不是单线圈，也不是一对极。如上分析表明，任何电动机都可以用发电机和电动机运行，这种特性称为电动机的可逆原理。电动机的可逆原理不仅适用于直流电动机，还适用于交流电动机。电动机的实际运行方式取决于外部应用条件，如果电动机转子输入机械能，电枢绕组输出电能，电动机就运行到发电机上；在电枢绕组上输入电，转子输出机械能，电动机就作为电动机运行。1.1直流电动机的工作原理和结构，22，直流电动机和直流发电机的结构基本相同。也就是说，可旋转部分和停止部分都有。可旋转部分称为转子，停止部分称为定子，定子和转子之间有气隙。小型直流电动机结构如图1.3所示，截面结构如图1.4所示。(1)在电子方面产生磁场，构成磁路的定子部分定子的作用，在机械方面是整个电机的支撑。定子由磁极、机座、整流极、电刷、端盖和轴承组成，如图1.3所示。1.1.3直流电动机的结构，1.1直流电动机的工作原理和结构，23，图1.3小型直流电动机的结构，1.1直流电动机的工作原理和结构，24，图1.4小型直流电动机的截面结构1-电枢绕组；2-电枢核心；3-支架；4-主极芯；5-励磁绕组；6-整流绕组；7-整流极芯；8-主极极靴；9-基座底脚，1.1直流电动机工作原理和结构，25，单极磁极的作用是在定子和转子之间的气隙中产生磁场。主剧由主剧铁芯和置于铁体上的女子绕组组成。极芯分为极体和极靴两部分，极靴在均匀气隙磁通密度的空间分布，减少气隙磁阻的同时，极靴在女子绕组上也起支持作用。为了减少涡流损耗，主极芯用1.01.5mm厚的低碳钢板制作，用铆钉铆钉铆钉铆钉将冲头铆钉，然后固定在底座上。主磁极中的线圈用于产生主磁通，称为励磁绕组。主极点的结构如图1.5所示。1.1直流电动机工作原理和结构，26，图1.5直流电动机主极结构1-基座；2-主极芯；3-励磁绕组，1.1直流电动机工作原理和结构，27，基本直流电动机支脚有两种形式，一种是整体支脚，另一种是叠层机械座椅。整体座椅由磁铁和机器支撑两种作用的导电性能优秀的铸钢材料制成。框架起磁铁的作用，因此框架是转轮电路的一部分，称为定子磁轭。柱极、整流极和端盖都固定在底座上，起到支撑框架的作用。普通直流电动机使用完整的支脚。叠层座椅折叠成薄钢板冲床，制作定子磁轭，然后将定子磁轭固定在起到支撑作用的座椅上，定子磁轭和支架分离，由基本钢板制成。叠层座椅主要用于主磁通变化快，速度调节范围高的情况。1.1直流电动机工作原理和结构，28，整流极结构如图1.6所示。整流极安装在两个相邻的主极之间，固定在底座上，用于提高直流电动机的整流功能。如果普通电动机容量超过1千瓦，必须安装整流极。整流极由整流极和整流极绕组组成。二向极芯可以根据需要制成全钢，也可以折叠成1.0 1.5毫米厚的钢板。将所有二极线圈串联起来，然后将其称为二极绕组，将二极绕组和电枢绕组串联起来。整流极绕组的数目通常与主极数相同，但功率极小的直流电动机没有安装整流极或更换极，只有主极数的一半。整流极的极性取决于整流要求。1.1直流电动机工作原理和结构，29，刷刷刷装置通过刷和旋转换向器表面的滑动接触连接旋转电枢绕组和外部电路，起到换向器或逆变的作用。笔刷设备通常由笔刷、笔刷夹点、笔刷固定器和压缩弹簧组成，如图1.7所示。端盖电机的端盖主要起到支持作用。端盖固定在底座上，并定位轴承支持直流电动机的转轴，以便旋转直流电动机。1.1直流电动机工作原理和结构，30，图1.6直流电动机整流极结构1-整流极芯；2-整流极绕组，图1.7刷子结构1-刷子夹点；2-笔刷；3-压缩弹簧；4-铜编织，1.1直流电动机工作原理和结构，31，(2)转子部分转子，也称为电枢，是电机的旋转部分，用于产生感应电动势和电磁扭矩，构成机电能量转换的核心部分。其中包括电枢芯、换向器、电机转轴、电枢绕组、轴承和风扇等。电枢核心电枢核心是主磁路的一部分，同时用于嵌入电枢绕组。为了减少电机旋转时电枢芯磁通变化引起的磁滞损耗和涡流损耗，电枢芯用涂有绝缘漆的0.5mm厚硅钢片束带。电枢芯冲头配有放置电枢绕组的电枢槽、轴孔和通风孔。小型直流电动机的电枢冲孔形状如图1.8所示。电枢绕组电枢绕组是用绝缘铜线缠绕的线圈，按照一定的规则放置在电枢铁芯槽中，并与换向器连接。电枢绕组是直流电动机的重要组成部分，在电力运行期间，线圈会产生感应电动势和电磁转矩，从而转换机电能量。1.1直流电动机工作原理和结构，32，图1.8电枢凸模1-齿；2插槽；3轴通风孔，1.1直流电动机工作原理和结构，33，整流子，也称为整流器。对于发电机，将电枢绕组的交变电动势改为外部输出直流电压是换向器的作用。以电动机为例，是将外部供给的直流流变成绕组的交变电流来旋转电动机。整流器如图1.9所示。整流子组合成整流片，是直流机器的核心部件，是最薄弱的部分。整流子是用导电性能好、硬度高、耐磨性好的铜或铜合金制成的。异向板的底部为燕尾型，夹在带云母绝缘的v形钢圈里，做成圆柱形，夹在钢套里，相邻的两个异向片之间绝缘着0.6 1.2毫米厚的云母片，最后用螺纹压力环拧紧。整流器固定在轴的一端。电枢绕组附近整流片和绕组引线之间的焊接。1.1直流电动机工作原理和结构，34，图1.9换向器结构1-v套；2-云母电影；3-整流膜；4-连接板座，1.1直流电动机的工作原理和结构，35，表示电动机额定工作的各种数据称为额定值。额定值通常显示在电动机的铭牌上，因此也称为铭牌数据。是正确合理使用电动机的基础。铭牌数据包括电动机型号、额定功率、额定电压、额定电流、额定速度和额定励磁电流和励磁方式，还包括电动机的工厂数据(例如出厂编号、出厂日期等)。国产电动机型号一般用大写汉语拼音字母和阿拉伯数字表示，第一部分用大写拼音表示产品代码，第二部分用阿拉伯数字表示设计序列号，第三部分用阿拉伯数字表示机器位置编号，第四部分用阿拉伯数字表示电枢铁芯长度代码。，1.1.4直流电动机铭牌数据，1.1直流电动机工作原理和结构，36(例如，Z2K92的z为通用直流电动机；2表示设计序号，第二个修改设计。9表示座位号。2表示电枢芯长度代码。电动机铭牌上显示的数据称为额定值数据，具体含义如下：额定功率PN是电动机在额定条件下所