《直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理.ppt（113頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、第二節(jié)第二節(jié) 直流電機直流電機銘牌數(shù)據(jù)及主要系列銘牌數(shù)據(jù)及主要系列第三節(jié)第三節(jié) 直流電機的電樞直流電機的電樞繞組繞組 本章主要討論直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，討論直流電本章主要討論直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，討論直流電機的磁場分布、感應(yīng)電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電樞反應(yīng)及影響、換向機的磁場分布、感應(yīng)電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電樞反應(yīng)及影響、換向及改善換向方法，從應(yīng)用角度分析直流發(fā)電機的運行特性和直流及改善換向方法，從應(yīng)用角度分析直流發(fā)電機的運行特性和直流電動機的工作特性。電動機的工作特性。第四節(jié)第四節(jié) 直流電機的直流電機的磁場磁場第五節(jié)第五節(jié) 直流電機的直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動勢的計算電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電

2、動勢的計算第六節(jié)第六節(jié) 直流電機直流電機的換向的換向第七節(jié)第七節(jié) 直流發(fā)電機直流發(fā)電機第一節(jié)第一節(jié) 直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu)第一章第一章 直流電機直流電機第八節(jié)第八節(jié) 直流電動機直流電動機1第一節(jié)第一節(jié) 直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu)2一、直流電機的主要結(jié)構(gòu)一、直流電機的主要結(jié)構(gòu)定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子主磁極主磁極：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁繞組構(gòu)成：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁繞組構(gòu)成換向磁極換向磁極：改善換向。：改善換向。電刷裝置電刷裝置：與換向片配合：與換向片配合,完成直流與交流的互換完成直流與交流的互換機座和端蓋機座和端蓋：起支撐和固定作用。

3、：起支撐和固定作用。電樞鐵心電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞繞組電樞繞組：由帶絕緣的導(dǎo)線繞制而成，是電路部分。：由帶絕緣的導(dǎo)線繞制而成，是電路部分。換向器換向器：與電刷裝置配合：與電刷裝置配合,完成直流與交流的互換完成直流與交流的互換轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸軸承軸承3二、直流電機的工作原理二、直流電機的工作原理（一）直流發(fā)電機工作原理（一）直流發(fā)電機工作原理直流發(fā)電機直流發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機械。是將機械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機械。右圖為直流發(fā)電機的物理模右圖為直流發(fā)電機的物理模型，型，N N、S S為定子磁極，為定子磁極，abcdabcd是固是固定在可旋轉(zhuǎn)

4、導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機的線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機的轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末端轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末端a a、d d連接到兩個相互絕緣并可隨線圈連接到兩個相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過放置在換與外電路的連接是通過放置在換向片上固定不動的電刷進行的。向片上固定不動的電刷進行的。4 當(dāng)原動機驅(qū)動電機當(dāng)原動機驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)時同，轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)時同，線圈線圈abcdabcd將感應(yīng)電動勢。將感應(yīng)電動勢。如右圖，導(dǎo)體如右圖，導(dǎo)體abab在在N N極下，極下，a a點高電位，點高電位，

5、b b點低電位；點低電位；導(dǎo)體導(dǎo)體cdcd在在S S極下，極下，c c點高點高電位，電位，d d點低電位；電刷點低電位；電刷A A極性為正，電刷極性為正，電刷B B極性極性為負。為負。5 當(dāng)原動機驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子逆時針當(dāng)原動機驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 后，如右圖后，如右圖。導(dǎo)體導(dǎo)體abab在在S S極下，極下，a a點低電位，點低電位，b b點高電位；導(dǎo)體點高電位；導(dǎo)體cdcd在在N N極下，極下，c c點點低電位，低電位，d d點高電位；電刷點高電位；電刷A A極性極性仍為正，電刷仍為正，電刷B B極性仍為負。極性仍為負。與電刷與電刷A A接觸的導(dǎo)體總是位于接觸的導(dǎo)體總是位于N N極下，與電刷

6、極下，與電刷B B接觸的導(dǎo)體總是位接觸的導(dǎo)體總是位于于S S極下極下,電刷電刷A A的極性總是正的，的極性總是正的，電刷電刷B B的極性總是負的，在電刷的極性總是負的，在電刷A A、B B兩端可獲得直流電動勢。兩端可獲得直流電動勢。實際直流發(fā)電機的電樞是根據(jù)實際需要有多個線圈。線圈分實際直流發(fā)電機的電樞是根據(jù)實際需要有多個線圈。線圈分布在電樞鐵心表面的不同位置，按照一定的規(guī)律連接起來，構(gòu)成布在電樞鐵心表面的不同位置，按照一定的規(guī)律連接起來，構(gòu)成電機的電樞繞組。磁極也是根據(jù)需要電機的電樞繞組。磁極也是根據(jù)需要N N、S S極交替旋轉(zhuǎn)多對。極交替旋轉(zhuǎn)多對。6（二）直流電動機工作原理（二）直流電動機

7、工作原理 直流電動機直流電動機是將電能轉(zhuǎn)變是將電能轉(zhuǎn)變成機械能的旋轉(zhuǎn)機械。成機械能的旋轉(zhuǎn)機械。把電刷把電刷A A、B B接到直流電源上，接到直流電源上，電刷電刷A A接正極，電刷接正極，電刷B B接負極。此接負極。此時電樞線圈中將電流流過。時電樞線圈中將電流流過。在磁場作用下，在磁場作用下，N N極性下導(dǎo)體極性下導(dǎo)體abab受力方向從右向左，受力方向從右向左，S S 極下導(dǎo)極下導(dǎo)體體cdcd受力方向從左向右。該電磁受力方向從左向右。該電磁力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時，電機當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時，電機轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)。7 當(dāng)

8、電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時 原原N N極性下導(dǎo)體極性下導(dǎo)體abab轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到S S極下，極下，受力方向從左向右，原受力方向從左向右，原S S 極下導(dǎo)極下導(dǎo)體體cdcd轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到N N極下，受力方向從右向極下，受力方向從右向左。該電磁力形成逆時針方向的左。該電磁力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力形成電磁轉(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時針方的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時針方向旋轉(zhuǎn)。向旋轉(zhuǎn)。與直流發(fā)電機相同，實際的直流電動機的電樞并非單一線圈，與直流發(fā)電機相同，實際的直流電動機的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對。磁極也并非一對。8直流電直流電動機的動機的工作原工

9、作原理示意理示意圖圖:9（三）直流電機的可逆原理（三）直流電機的可逆原理 一臺電機既可作為發(fā)電機運行，又可作為電動機運行，這一臺電機既可作為發(fā)電機運行，又可作為電動機運行，這就是直流電機的可逆原理。就是直流電機的可逆原理。從上述直流電機的工作原理來看，一臺直流電機若在電刷兩從上述直流電機的工作原理來看，一臺直流電機若在電刷兩端加上直流電壓，輸入電能，即可拖動生產(chǎn)機械，將電能變?yōu)闄C端加上直流電壓，輸入電能，即可拖動生產(chǎn)機械，將電能變?yōu)闄C械能而成為電動機；反之若用原動機帶動電樞旋轉(zhuǎn)，輸入機械能，械能而成為電動機；反之若用原動機帶動電樞旋轉(zhuǎn)，輸入機械能，就可在電刷兩端得到一個直流電動勢作為電源，將機

10、械能變?yōu)殡娋涂稍陔娝啥说玫揭粋€直流電動勢作為電源，將機械能變?yōu)殡娔芏蔀榘l(fā)電機。能而成為發(fā)電機。10第二節(jié)第二節(jié) 直流電機的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列直流電機的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列11一、直流電機的一、直流電機的銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù)額定條件下電機額定條件下電機所能提供的功率所能提供的功率指電刷間輸出的指電刷間輸出的額定電功率額定電功率發(fā)電機發(fā)電機指軸上輸出指軸上輸出的機械功率的機械功率電動機電動機發(fā)電機：是指輸出額定電壓；發(fā)電機：是指輸出額定電壓；電動機：是指輸入額定電壓。電動機：是指輸入額定電壓。在額定工況下，電機在額定工況下，電機出線端的平均電壓出線端的平均電壓在額定電壓下，運行于在額定電壓下，運行于

11、額定功率時對應(yīng)的電流額定功率時對應(yīng)的電流在額定電壓、額定電流下，運在額定電壓、額定電流下，運行于額定功率時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。行于額定功率時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時的勵磁電流定轉(zhuǎn)速及額定功率時的勵磁電流電機銘牌上還標有其它數(shù)電機銘牌上還標有其它數(shù)據(jù)，如勵磁電壓、出廠日據(jù)，如勵磁電壓、出廠日期、出廠編號等。期、出廠編號等。12 電機運行時，所有物理量與額定值相同電機運行時，所有物理量與額定值相同電機運行于額定電機運行于額定狀態(tài)。電機的運行電流小于額定電流狀態(tài)。電機的運行電流小于額定電流欠載運行；運行電流大欠載運行；運行電流大于額定電流于額定電

12、流過載運行。長期欠載運行將造成電機浪費，而長過載運行。長期欠載運行將造成電機浪費，而長期過載運行會縮短電機的使用壽命。電機最好運行于額定狀態(tài)或期過載運行會縮短電機的使用壽命。電機最好運行于額定狀態(tài)或額定狀態(tài)附近，此時電機的運行效率、工作性能等比較好。額定狀態(tài)附近，此時電機的運行效率、工作性能等比較好。二、直流電機系列二、直流電機系列 所謂系列電機就是在應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)形式、性能水平和生產(chǎn)所謂系列電機就是在應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)形式、性能水平和生產(chǎn)工藝等方面有共同性，功率按一定比例遞增，并成批生產(chǎn)的一系工藝等方面有共同性，功率按一定比例遞增，并成批生產(chǎn)的一系列電機。我國目前生產(chǎn)的直流電機的主要系列有：列電

13、機。我國目前生產(chǎn)的直流電機的主要系列有：Z3系列系列為一般用途的小型直流電機系列。為一般用途的小型直流電機系列。ZF和和ZD系列系列為一般用途的中型直流電機系列。為一般用途的中型直流電機系列。ZZJ系列系列為起重、冶金用直流電動機系列。為起重、冶金用直流電動機系列。此外還有此外還有ZQZQ直流牽引電動機系列及直流牽引電動機系列及Z-HZ-H和和ZF-HZF-H船用電動機和船用電動機和發(fā)電機系列等。發(fā)電機系列等。13第三節(jié)第三節(jié) 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組14一、直流電機電樞繞組的一般介紹一、直流電機電樞繞組的一般介紹元件元件：構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。構(gòu)成繞組的線

14、圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。元件的首末端元件的首末端：每一個元件均引出兩根線與換向片相連，其中每一個元件均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為首端，另一根稱為末端。一根稱為首端，另一根稱為末端。極距極距：相鄰兩個主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用相鄰兩個主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用 表示。表示。疊繞組疊繞組：指串聯(lián)的兩個元件總是后一個元件的端接部分緊疊在前指串聯(lián)的兩個元件總是后一個元件的端接部分緊疊在前一個元件端接部分，整個繞組成折疊式前進。一個元件端接部分，整個繞組成折疊式前進。波繞組波繞組：指把相隔約為一對極距的同極性磁場下的相應(yīng)元件串指把相隔約為一對極距的同極性磁場下的相應(yīng)元

15、件串聯(lián)起來，象波浪式的前進。聯(lián)起來，象波浪式的前進。第一節(jié)距第一節(jié)距 ：一個元件的兩個有效邊在電樞表面跨過的距離。一個元件的兩個有效邊在電樞表面跨過的距離。15第二節(jié)距第二節(jié)距 ：連至同一換向片上的兩個元件中第一個元件的下連至同一換向片上的兩個元件中第一個元件的下層邊與第二個元件的上層邊間的距離。層邊與第二個元件的上層邊間的距離。合成節(jié)距合成節(jié)距 ：連接同一換向片上的兩個元件對應(yīng)邊之間的距離。連接同一換向片上的兩個元件對應(yīng)邊之間的距離。單疊繞組單疊繞組單波繞組單波繞組換向節(jié)距換向節(jié)距 ：同一元件首末端連接的換向片之間的距離。同一元件首末端連接的換向片之間的距離。二、直流電機電樞繞組的基本形式二

16、、直流電機電樞繞組的基本形式（一）（一）單疊繞組單疊繞組 單疊繞組的特點是相鄰元件單疊繞組的特點是相鄰元件(線圈線圈)相互疊壓相互疊壓,合成節(jié)距與換向合成節(jié)距與換向節(jié)距均為節(jié)距均為1,1,即：即：。單疊繞組的展開圖是把放在鐵心槽里、構(gòu)成繞組的所有元件取出單疊繞組的展開圖是把放在鐵心槽里、構(gòu)成繞組的所有元件取出來畫在一張圖里，展示元件相互間的電氣連接關(guān)系及主磁極、換向片、來畫在一張圖里，展示元件相互間的電氣連接關(guān)系及主磁極、換向片、電刷間的相對位置關(guān)系。電刷間的相對位置關(guān)系。16單疊繞組的展開圖單疊繞組的展開圖17根據(jù)單疊繞組的展開圖可以得到繞組的并聯(lián)支路電路圖根據(jù)單疊繞組的展開圖可以得到繞組的并聯(lián)支路電路圖:單疊繞組的的特點單疊繞組的的特點：1 1）同一主磁極下的元件）同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)與支路數(shù)相同。數(shù)與支路數(shù)相同。2 2）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動勢電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動勢最大，電刷間電動勢等于最大，電刷間電動勢等于并聯(lián)支路電動勢。并聯(lián)支路電動勢。3 3）電樞電流等于各支路）電樞電流等于各支路電流之和。電