机电传动控制第2次课

1、第3章 直流电机的工作原理及特性掌握直流电机的电势方程式，转矩方程式和电压平衡方程式； 掌握直流电动机的机械特性，特别是人工机械特性； 掌握直流电动机起动，制动，调速的各种方法和应用场所； 了解用机械特性来分析直流电动机运行状态的方法。 3.1直流电机的基本结构和工作原理直流电机的结构包括定子(磁极)和转子(电枢)，之间由气隙分开。定子(磁极)的构成：主磁极、换向极、机座、端盖、轴承等。磁极的作用：产生主磁场和在机械上支撑电机。电刷：固定在定子上。3.1.1.直流电机的基本结构，如图3.1转子(电枢)的构成：电枢铁芯、电枢绕阻、换向器、轴、风扇等组成。转子的作用：产生感应电动势及产生机械转矩以

2、实现能量的转换。主磁极、换向极二极直流电机剖面图1电枢；2主磁极；3励磁绕阻；4换向极；5换向极绕阻；6机座主磁极的构成：主磁极铁芯、励磁绕阻。主磁极的作用：产生主磁场。主磁极材质：1.0-1.5mm硅钢片叠压制成。换向极作用：改善电枢电流的换向性能。构成：铁芯、绕阻。位置：两个主磁极的中间。机座作用：固定主磁极、换向极和端盖等，作为整个电机的支架。材质：铸钢或钢板。电枢铁心钢片电枢铁芯材质：硅钢片叠成，圆柱状，表面冲槽，槽内嵌放电枢电阻。其上的轴向通风孔可以加强铁芯的冷却。材质：铸钢或钢板。电枢绕阻作用：是直流电机产生感应电动势及电磁转矩得以实现能量转换的关键部分。材质：一般由铜线绕成，包上

3、绝缘支后嵌入电枢铁芯的槽中。为了防止电枢在运动中的离心力将绕阻甩出槽外，用槽楔将绕阻揳在槽内。 换向器1套筒;2云母环;3换向片换向器作用：发电机：将电枢绕阻内感应的交流电动势转换成电刷间的直流电动势。电动机：将外加的直流电流转换为电枢绕阻的交流电流，保证每一磁极下电枢导体的电流方向不变，以产生恒定的电磁转矩。材质：彼此绝缘的铜片间隔云母材料组合而成。每个换向片都与电枢绕阻连接。电刷装置构成：电刷、电刷座。作用：与换向器保持滑动接触，将电枢绕阻与外电路接通。位置：固定在定子上。 3.1.2、直流电机工作原理、直流电机工作原理 直流电机的主要结构可简化为一对磁极直流电机的主要结构可简化为一对磁极

4、,一个线圈一个线圈，其工作原其工作原理是基于电磁感应定律和电磁力定律的。理是基于电磁感应定律和电磁力定律的。直流电动机直流电动机是根据载流导体在磁场中受力这一基本原理工作是根据载流导体在磁场中受力这一基本原理工作的。的。直流发电机直流发电机则是根据切割磁场的导体会产生感生电势这一基则是根据切割磁场的导体会产生感生电势这一基本理论工作的。本理论工作的。发电机电动机电磁力定律已知电流方向和磁感线方向，判断通电导体在磁场中受力方向：左手定则：伸开左手，让磁感线穿入手心（手心对准N极，手背对准S极），四指指向电流方向，那么大拇指的方向就是导体受力方向。载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体

5、互相垂直 作用在导体上的电磁力大小为： = B taTKI电磁感应定理 右手定则(确定导体切割磁感线运动时在导体中产生的感应电流方向的定则，用于发电机原理) ： 右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁感线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流（感生电动势）的方向。 在磁场中运动的导体将会感应电势，若磁场、导体和导体的运动方向三者互相垂直则作用导体中感应的电势大小为： = Bv -一对磁极的磁通(Wb); Ia-电枢电流(A); Kt-与结构有关的常数. 1)感应电势E 3.1.3.

6、直流电机的基本方程式2)电磁转矩T taTKI一对磁极的磁通(Wb); n-电枢转速(r/min); Ke -与结构有关的常数. 式中:E-电动势(V);式中: T-电磁转矩(Nm);nKEe3.2 直流发电机1.按励磁方法分类 1)他励发电机： 发电机的励磁绕组由外电源供电. 2)自励发电机： 发电机的励磁电流为电枢电流或电枢电流的一部分。它又分为：(1)并励发电机：(2)串励发电机：(3)复励发电机。n+B-AUdSiNaceeI2、直流发电机工作原理、直流发电机工作原理 直流发电机是根据导体在磁场中作切割运动就会产生感生电直流发电机是根据导体在磁场中作切割运动就会产生感生电动势这一基本的

7、电磁理论而制成的。原动机拖动转子逆时针方向动势这一基本的电磁理论而制成的。原动机拖动转子逆时针方向旋转，在线圈旋转，在线圈abcd中就有感生电动势产生，根据电磁感应定律中就有感生电动势产生，根据电磁感应定律可知，导体可知，导体ab和和cd中产生的感生电动势中产生的感生电动势e相等相等.1.他励发电机原理他励发电机原理电枢回路方程为：电枢回路方程为：Ea=U+IaRa式中式中Ra为电枢回路总电阻，为电枢回路总电阻，它包括电刷接触电阻和电枢绕组内阻。它包括电刷接触电阻和电枢绕组内阻。励磁回路方程为：励磁回路方程为：Uf=IfRf式中式中Rf为励磁回路总电阻，为励磁回路总电阻，它包括励磁回路外串电阻

8、和励磁绕组内阻。它包括励磁回路外串电阻和励磁绕组内阻。从发电机电压基本方程式可见：电枢电势从发电机电压基本方程式可见：电枢电势Ea必须大于电枢端电必须大于电枢端电压压U，这也是判断电机是否处于发电运行状态的依据。，这也是判断电机是否处于发电运行状态的依据。 2.并励发电机并励发电机U=Ea-IaR aIa= (Ea-U)/Ra If=U/RfI=U/RIa=If+II根据基尔霍夫电压定律得：并励发电机的自励条件和外特性 自励过程：并励发电机建立电压的过程。 并励发电机的特点是励磁绕组与电枢绕组并联，由发电机自并励发电机的特点是励磁绕组与电枢绕组并联，由发电机自已供给励磁电流，而不需要另外励磁电源。已供给励磁电流，而不需要另外励磁电源。 一、并励直流发电机的自励条件 并励发电机的建压过程 并励直流发电机自