《直流电机基础》课件

直流电机基础1.1直流电机的基本结构定子直流电机定子包含机座、磁极和磁轭。转子转子包含电枢、换向器和电刷。电枢电枢是直流电机中产生电磁转矩的部件，它由导体绕组组成。换向器换向器是直流电机中实现电流方向改变的部件，由铜片和绝缘材料构成。1.2直流电机的工作原理电磁感应线圈在磁场中运动，切割磁力线产生感应电动势。电磁力通电线圈在磁场中受到电磁力作用，驱动转子旋转。转矩电磁力产生的扭矩，推动负载转动。1.3直流电机的特性曲线直流电机的特性曲线是指电机在不同负载下，其转速、电流、电压、功率等参数之间的关系曲线。常见的特性曲线包括空载特性曲线、负载特性曲线、转矩特性曲线等。这些曲线可以帮助我们了解电机在不同工作状态下的性能，并为电机选择、控制和应用提供依据。2.1直流电机的分类励磁方式串励并励复励他励结构直流电动机直流发电机应用工业生产交通运输航空航天2.2直流电机的参数和性能指标2.3直流电机的发热和散热1铜损电流通过电枢绕组和励磁绕组产生的热量，称为铜损。2铁损电机铁芯在交变磁场中产生的热量，称为铁损。3机械损电机运转过程中产生的摩擦力造成的热量，称为机械损。4风损电机运转时，风扇带动空气流动产生的热量，称为风损。串励直流电机的特点转速与负载的关系负载增大，转速下降。启动转矩启动转矩很大，适用于启动时需要大转矩的场合。调速调速范围大，但调速性能较差。运行稳定性运行稳定性较差，容易出现“飞车”现象。串励直流电机的应用起重机串励电机以其高启动转矩和高转速特性，适用于起重机等需要较大启动扭矩和高速运行的设备。机车串励电机在机车牵引方面具有显著优势，可提供强大的启动扭矩和较高的运行效率。绞车串励电机常用于绞车，提供高启动转矩，用于提升重物或进行牵引作业。并励直流电机的特点运行稳定由于励磁绕组和电枢绕组并联，励磁电流不受负载电流的影响，因此转速变化较小，运行稳定。起动转矩较大并励绕组产生的磁场增强，从而提升起动转矩，有利于克服较大负载。效率较高并励直流电机内部损耗较低，因此效率较高，有利于节约能源。并励直流电机的应用工业机械并励直流电机常用于需要较高启动转矩和良好调速性能的工业机械，例如起重机、机床、卷扬机等。机动车辆在汽车、船舶、火车等机动车辆中，并励直流电机可作为驱动电机或发电机，提供动力或为蓄电池充电。电动工具并励直流电机以其良好的调速性能和较高的效率，广泛应用于电动工具，例如电钻、电锯、电磨等。复励直流电机的特点速度调节范围广复励电机可通过调节励磁电流来改变转速，实现广泛的速度调节。启动转矩大复励电机具有较大的启动转矩，能够克服较大的负载阻力。效率高复励电机效率较高，能够节省能源。复励直流电机的应用工业机械复励直流电机广泛应用于各种工业机械中，例如机床、起重机、卷扬机等，以提供稳定可靠的动力。电力系统在电力系统中，复励直流电机可用于发电机励磁、电力机车牵引等，并提供精确的转速控制。其他领域复励直流电机还应用于矿山、冶金、化工等行业，以及一些特殊设备，例如电焊机、电梯等。电动机启动和调速的基本方法1启动方法直流电机启动有直接启动和降压启动两种方式，选择合适的启动方式取决于电机负载和电源条件。2调速方法直流电机的调速方法包括电枢电压控制、励磁电流控制和磁场弱化等方法，选择合适的调速方法取决于应用场合和对速度控制的要求。3控制系统直流电机启动和调速需要配合相应的控制系统，实现电机启动、调速和保护功能。串励电机的启动和调速1启动方法串励电机通常使用降压启动方法，例如使用电阻器或变压器来降低启动电压。2调速方法串励电机的转速可以通过改变励磁电流或改变电枢电压来调节。并励电机的启动和调速1启动并励电机启动时，励磁绕组和电枢绕组同时通电。2调速并励电机调速主要通过调节励磁电流或电枢电压来实现。复励电机的启动和调速1启动电压控制2调速串励绕组3调速并励绕组4调速励磁绕组6.1直流电机的效率计算80%~90%效率范围直流电机通常具有较高的能量转换效率，一般在80%到90%之间。10%~20%能量损耗直流电机的能量损耗主要包括铜损、铁损、机械损耗和附加损耗。1公式效率=输出功率/输入功率，可以通过测量输入电流、电压和输出转矩、转速来计算。6.2直流电机的能量转换效率能量转换效率电机输出机械能与输入电能之比公式η=Pm/PePm电机输出的机械功率Pe电机输入的电功率6.3直流电机的机械效率机械效率电机输出的机械功率与输入的电功率之比公式ηm=Pout/Pin=(Tω)/(UI)影响因素电机本身的损耗，如铜损、铁损、机械损耗等电机负载特性的概念转速-转矩曲线反映了电机在不同负载下，转速和转矩之间的关系。功率曲线描述了电机输出功率随负载变化的趋势。效率曲线展示了电机效率随负载的变化情况。7.2电机负载特性的影响因素负载大小负载越大，电机电流越大，转速越低。电源电压电压升高，电机转速升高，电流增大。温度温度升高，电机电阻增大，电流减小，转速降低。电机负载特性的测试方法1空载试验测量电机空载时的电流、电压、转速等参数。2负载试验通过负载装置模拟实际工作条件，测量电机在不同负载下的电流、电压、转速、功率等参数。3特性曲线根据测试数据绘制出电机负载特性曲线，分析电机的性能指标。8.1直流电机的维护与保养1定期清洁定期清洁电机表面，确保通风良好，防止灰尘和油污堆积。2检查电刷和滑环检查电刷磨损程度，及时更换磨损的电刷，保持滑环表面清洁。3检查轴承检查轴承的磨损情况，及时更换磨损的轴承，并添加润滑油。4检查绝缘定期检查电机绝缘状况，确保绝缘性能良好。直流电机常见故障及处理电刷磨损电刷磨损会导致电机火花增大，电流不稳定，甚至造成电机停转。轴承磨损轴承磨损会导致电机噪音增大，运转不平稳，甚至造成电机卡死。绕组故障绕组故障会导致电机不能启动，或启动后电流过大，甚至造成电机烧毁。励磁回路故障励磁回路故障会导致电机转速下降，甚至造成电机停转。8.3直流电机的试验和检测1空载试验测量电机空载时的电流、电压和转速，以确定电机的机械损耗和磁场损耗。2负载试验在不同负载条件下，测量电机电流、电压、转速和输出功率，以确定电机的效率和性能。3绝缘试验使用高压测试仪，测量电机绕组的绝缘强度，确保电机的安全运行。9.1直流电机在各领域的应用工业生产直流电机在工业生产中应用广泛，例如起重机、电梯、机床等。交通运输直流电机在交通运输领域也发挥着重要作用，例如电动汽车、火车、船舶等。家用电器家用电器中也常常使用直流电机，例如洗衣机、冰箱、空调等。直流电机技术的发展趋势无刷直流电机更高效率，更长寿命，