直流电机原理直流电机的用途及基本工作原理

1、直流电机原理直流电机的用途及基本工作原理本章基本要求本章基本要求了解直流电机的基本结构、工作原理了解直流电机的基本结构、工作原理熟悉直流电机的励磁方式熟悉直流电机的励磁方式理解直流电机电枢绕组的构成及特点理解直流电机电枢绕组的构成及特点掌握电枢电动势和电磁转矩的计算掌握电枢电动势和电磁转矩的计算理解和掌握直流电机的工作特性和机械特性理解和掌握直流电机的工作特性和机械特性了解直流电机的换向了解直流电机的换向 3.1 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理直流电机的特点：直流电机的特点：直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小。响小。直

2、流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机过载能力较强，启动和制动转矩较直流电动机过载能力较强，启动和制动转矩较大。大。易于控制，可靠性较高易于控制，可靠性较高由于存在换向器，其制造复杂，价格较高由于存在换向器，其制造复杂，价格较高abcdNS3.1.2 基本工作原理基本工作原理直流发电机运行时的几点结论：直流发电机运行时的几点结论：1）电枢线圈内电势、电流方向是交流电；）电枢线圈内电势、电流方向是交流电；2）电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电）电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一致；流方向一致；3）从空间看，）从空间看， 电枢电流产生的

3、磁场在空间上电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的磁场；是恒定不变的磁场；4）产生的电磁转矩）产生的电磁转矩T与转子转向相反，与转子转向相反， 是制是制动性质。动性质。abcdNSU2、直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理IIffabcdNSUIIffee直流电动机运行时的几点结论：直流电动机运行时的几点结论：1）外施电压、电流是直流，）外施电压、电流是直流， 电枢线圈内电流电枢线圈内电流是交流；是交流；2）线圈中感应电势与电流方向相反；）线圈中感应电势与电流方向相反；3）线圈是旋转的，电枢电流是交变的；）线圈是旋转的，电枢电流是交变的；4）产生的电磁转矩）产生的电磁转矩T与转子转向相同，

4、是驱动与转子转向相同，是驱动性质。性质。结结 论论从上述基本电磁情况来看，一台直流电机原则上既可从上述基本电磁情况来看，一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机远行，只是约以作为电动机运行，也可以作为发电机远行，只是约束的条件不同而已。束的条件不同而已。在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入电枢，机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将入电枢，机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将电能转换成机械能而成为电动机；电能转换成机械能而成为电动机；如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不

5、加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输出电能，电机将机械能转换成电能而成为发电机。可输出电能，电机将机械能转换成电能而成为发电机。同一台电机既能作电动机又能作发电机运行的这种原同一台电机既能作电动机又能作发电机运行的这种原理，在电机理论中称为可逆原理。理，在电机理论中称为可逆原理。3.2 直流电机的主要结构与型号直流电机的主要结构与型号1、定子部分、定子部分（2）换向极）换向极（3）机座）机座作用：作用： v 一是用来固定主磁极、换向极和端盖等，起机械支一是用来固定主磁极、换向极和端盖等，起机械支承的作用；承的作用；v 二是作为电

6、机磁路的一部分。二是作为电机磁路的一部分。2、转子部分、转子部分作用：作用： v 一是作为电机主磁路的主要部分；一是作为电机主磁路的主要部分；v 二是嵌放电枢绕组。二是嵌放电枢绕组。（2）电枢绕组电枢绕组（3）换向器换向器直流电机的基本结构总结直流电机的基本结构总结3.2.2 电机的铭牌数据电机的铭牌数据直流电机的额定数据直流电机的额定数据NNNNNNNnPnPPT55. 96022 3.3 直流电机的磁路、空载时的气隙磁密与空载直流电机的磁路、空载时的气隙磁密与空载磁化特性磁化特性3.3.2 空载时气隙磁通密度的分布波形空载时气隙磁通密度的分布波形3.3.3 空载磁化特性空载磁化特性0 0

7、0fF0fIN fNI0fF0fIfFfIA0N 0 3.3.4 直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式3.4 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组电枢绕组的基本知识：电枢绕组的基本知识： 元件元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。分单匝和多匝两种。元件边元件边pD2 端部端部电枢绕组的基本知识：电枢绕组的基本知识：y1y2yyc绕组实物图绕组实物图电枢绕组的形式电枢绕组的形式3.4.1 单叠绕组单叠绕组单叠绕组分析实例：单叠绕组分析实例：4221621 pZye 3.绕组放置绕组放置 元件元件1： 上元件边在上元件边在1槽，槽， 下元件边放在相距下元

8、件边放在相距y1=4即即5槽下层。槽下层。 元件元件2： 上元件边在上元件边在2槽，槽， 下元件边放在相距下元件边放在相距y1=4即即6槽下层。槽下层。以此类推以此类推某一瞬间电刷、磁极放置某一瞬间电刷、磁极放置磁极：磁极宽度约磁极：磁极宽度约, ,均匀分布，均匀分布，N、S极交替安排。极交替安排。 电刷：连接内、外电路。为了在正负电刷间获得最大电刷：连接内、外电路。为了在正负电刷间获得最大直流电势以及产生最大的电磁转矩，电刷放在被电刷直流电势以及产生最大的电磁转矩，电刷放在被电刷短路的元件电势为零的位置。短路的元件电势为零的位置。 电势为零的元件：在一个主极下的元件边电势具有相电势为零的元件

9、：在一个主极下的元件边电势具有相同的方向。同的方向。 在磁极的几何中心线上电势为零。在磁极的几何中心线上电势为零。 电刷放置：电刷放置在使电刷的中心线与主磁极轴线电刷放置：电刷放置在使电刷的中心线与主磁极轴线对准的换向片上。对准的换向片上。 元件连接顺序表元件连接顺序表绕组电路图：绕组电路图：单叠绕组的特点：单叠绕组的特点： 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。 并联支路数等于磁极数，并联支路数等于磁极数，2a=2p; 整个电枢绕组的闭合回路中，感应电动势的总和为零，整个电枢绕组的闭合回路中，感应电动势的总和为零， 绕组内部无换流；绕组内部无换流；

10、每条支路由不相同的电刷引出，电刷不能少，电刷数每条支路由不相同的电刷引出，电刷不能少，电刷数等于磁极数等于磁极数; 正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势，电枢正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势，电枢电压等于支路电压电压等于支路电压; 由正负电刷引出的电枢电流由正负电刷引出的电枢电流Ia为各支路电流之和，即为各支路电流之和，即aaaiI2 3.4.2 单波绕组单波绕组 2,2 yy1KyPk pKyk1 单波绕组分析实例:实例：实例：p2， Ze=SK15 左单波绕组左单波绕组44141521 pZye721151pKyyc34712 yyy元件、磁极、电刷放置原则元件、磁极、电刷放置原则单波绕组展开图单波绕组展开图单波绕组元件连接顺序表单波绕组元件连接顺序表单波绕组电路图单波绕组电路图单波绕组的特点：单波绕组的特点：直流电机绕组的归纳直流电机绕组的归纳 所有的直流电机的电枢绕组总是自成闭路所有的直流电机的电枢绕