电机学第20章直流电机的工作原理和基本结构ppt课件

1、20.1 直流电机的任务原理直流电机的任务原理20.2 直流电机的根本构造直流电机的根本构造20.3 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组20.4 电流电机的额定值电流电机的额定值20.5 直流电动机的励磁方式直流电动机的励磁方式NS20.1 直流电机的任务原理直流电机的任务原理1. 直流电动机的任务原理直流电动机的任务原理NSUU电刷电刷线圈边切割磁感线会产生什么？线圈边切割磁感线会产生什么？换向片换向片直流电机模型直流电机模型产生旋转产生旋转磁极磁极半环形半环形金属环金属环支柱支柱直流电机模型直流电机模型电刷电刷转轴转轴换向片换向片直流电机模型直流电机模型转向转向电流方向电流方向换向片换向

2、片 线圈线圈磁极磁极直流直流电流电流交流交流电流电流电磁转矩电磁转矩(拖动转矩拖动转矩)换向换向机械机械负载负载旋转旋转克克 服服反电反电动势动势 电磁关系电磁关系NS2. 直流发电机的任务原理直流发电机的任务原理NSEE输出输出直流电直流电换向换向原动机原动机感应电动感应电动势、电流势、电流电磁转矩电磁转矩阻转矩阻转矩做功做功 电磁电磁 关系关系 直流电机的构造直流电机的构造电枢电枢20.2 直流电机的根本构造直流电机的根本构造1. 主要部件主要部件(1) 定子定子主磁极主磁极换向磁极换向磁极机座机座端盖等端盖等 直流电机的定子直流电机的定子 (a) 主磁极主磁极 (b) 机座机座 直流电机

3、模型直流电机模型 直流电机的定子直流电机的定子 更多的图片更多的图片 直流电机的定子直流电机的定子装配图装配图(2) 转子电枢转子电枢 电枢铁心电枢铁心 电枢绕组电枢绕组 换向器换向器 转轴与风扇转轴与风扇 直流电机的转子直流电机的转子 (a) 转子主体转子主体 (b) 电枢钢片电枢钢片 直流电机的换向器直流电机的换向器 电机装配图电机装配图20.3 直流电机的电枢绕组1、直流电枢绕组的构成电枢绕组元件两匝元件 组成绕组的根本单元称为元件。元件有单匝的，也有多组成绕组的根本单元称为元件。元件有单匝的，也有多匝的。一个元件由两个元件边和端接线组成。元件边置于槽匝的。一个元件由两个元件边和端接线组

4、成。元件边置于槽内称为有效边，端接线置于铁心外，不切割磁场，仅起到衔内称为有效边，端接线置于铁心外，不切割磁场，仅起到衔接作用。接作用。 元件的一条有效边放在槽的上部，另一条有效边放在另一元件的一条有效边放在槽的上部，另一条有效边放在另一槽底部，每一槽内有上层和下层两个元件边构成双层绕组。槽底部，每一槽内有上层和下层两个元件边构成双层绕组。元件首尾按一定规律接到不同的换向器片上，最后使整个绕元件首尾按一定规律接到不同的换向器片上，最后使整个绕组经过换向片衔接成一个闭合回路。组经过换向片衔接成一个闭合回路。假设电枢每槽上、下层只需一个元件边，那么整个绕组假设电枢每槽上、下层只需一个元件边，那么整

5、个绕组元件数元件数S应等于槽数应等于槽数Z，即，即S=Z。在大型电机中每槽上、下层包含在大型电机中每槽上、下层包含u个元件，此时个元件，此时S=uZ. u为槽内一层嵌放的元件边数。通常把一个上层边和一为槽内一层嵌放的元件边数。通常把一个上层边和一个下层边在槽内所占的空间作为一个虚槽，故虚槽数为：个下层边在槽内所占的空间作为一个虚槽，故虚槽数为：Zi=S=uZ一个线圈内有两个元件u=2的绕组由于一个换向片与不同元件的两个出线端相衔接，所以换向片数K=S,那么K=S=Zi2、直流电枢绕组的节距电枢绕组的衔接规律是经过绕组的节距来表征的。电枢绕组的衔接规律是经过绕组的节距来表征的。1第一节距第一节距

6、y1一个元件的两条有效边在电枢外表上所跨的虚槽数，称一个元件的两条有效边在电枢外表上所跨的虚槽数，称为第一节距，用为第一节距，用y1表示。表示。常采用短距绕组，可节省用铜。常采用短距绕组，可节省用铜。12iZyp2iZp2aDp=整数整数2第二节距第二节距y2相串联的两个元件中，第一个元件的下层边与第二个元件的上相串联的两个元件中，第一个元件的下层边与第二个元件的上层边在电枢外表所跨过的虚槽数，称为第二节距，用层边在电枢外表所跨过的虚槽数，称为第二节距，用y2表示，表示，也用虚槽数计算。也用虚槽数计算。3合成节距合成节距y相串联的两个元件对应边在电枢外表所跨过的虚槽数，称为合相串联的两个元件对

7、应边在电枢外表所跨过的虚槽数，称为合成节距。不同类型绕组的差别，主要表如今合成节距上。成节距。不同类型绕组的差别，主要表如今合成节距上。叠绕组元件在电枢上的联接波绕组元件在电枢上的联接4换向片节距换向片节距yk叠绕组指各极下元件依次衔接，后一个元件总是叠在前一个元叠绕组指各极下元件依次衔接，后一个元件总是叠在前一个元件上；波绕组指把相隔约为一对极下的同极性磁场下的相应元件上；波绕组指把相隔约为一对极下的同极性磁场下的相应元件串联起来，像波浪一样延伸。件串联起来，像波浪一样延伸。一个元件的两个出线端所衔接的两个换向片之间所跨的间隔，一个元件的两个出线端所衔接的两个换向片之间所跨的间隔，其大小用换

8、向片数表示。其大小用换向片数表示。5绕组的型式绕组的型式按照绕组的衔接方法，电枢绕组可分为按照绕组的衔接方法，电枢绕组可分为5种：单叠绕组，复叠绕组，单波绕组，种：单叠绕组，复叠绕组，单波绕组，复波绕组，蛙绕组混合绕组复波绕组，蛙绕组混合绕组 直流电枢绕组直流电枢绕组A B12345678A B1 2 3 48 7 6 57 6 5 48 1 2 3AB结论：整个电枢绕组经过换向片连成一个闭合回路。结论：整个电枢绕组经过换向片连成一个闭合回路。A B123456783、直流电枢绕组展开图e e e ee e e e1 2 3 48 7 6 5AB 直流电枢绕组直流电枢绕组电动机电动机E发电机发

9、电机Iae e e ee e e eE两匝元件两匝元件A1 2 3 48 7 6 5BIaNSNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 5 6 8 9 11 12A1 B1 A2 B2 单叠绕组的展开图单叠绕组的展开图 并联支路对数：并联支路对数：a = 2。 电刷的中心线对着磁极的中心线。电刷的中心线对着磁极的中心线。A1A2B1B2n3 6 4 7 5 811 8 10 7 9 69 12 10 1 11 25 2 4 1 3 12 单叠绕组的展开图单叠绕组的展开图NSNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 5 6 8 9 11 12A

10、1 B1 A2 B2n 电刷的中心线对电刷的中心线对 着磁极的中心线：着磁极的中心线： 电刷之间的电动电刷之间的电动 势最大。势最大。 被电刷短接的元被电刷短接的元 件电动势为零。件电动势为零。 习惯称习惯称 “电刷放在电刷放在 几何中心线位置。几何中心线位置。磁极中心线磁极中心线几何中心线几何中心线(1) 额定电压额定电压 UN 发电机的发电机的 UN ：指输出电压的额定值。：指输出电压的额定值。 电动机的电动机的 UN ：指输入电压的额定值。：指输入电压的额定值。(2) 额定电流额定电流 IN 发电机的发电机的 IN ：指输出电流的额定值。：指输出电流的额定值。 电动机的电动机的 IN ：指输入电流的额定值。：指输入电流的额定值。(3) 额定功率额定功率 PN 发电机的发电机的 PN ：指输出电功率的额定值：指输出电功率的额定值(UN IN ) 。 电动机的电动机的 PN ：指输出机械功率的额定值：指输出机械功率的额定值 (UN INN ) 。20.4 额定值额定值(4) 额定转速额定转速 nN(5) 额定励磁电压额定励磁电压 UfN(6) 额定励磁电流额定励磁电流 IfN 额定形状额定形状 ： 指指 U、I、P、n 均为额定值的形状。均为额定值的形状。 满载形状满载形状 ： 指指 I = IN 的形状。的形状。M20.5 励磁方式励磁方式If+UaIa+Uf他他