第3讲-第3章-直流电机原理-1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机及拖动基础,直流电机,第,3,章 直流电机原理,电机及拖动基础,3.1,直流电机的用途及基本工作原理,3.2,直流电机的主要结构与型号,教学目的,了解直流电机的用途,掌握直流电动机与发电机的工作原理,了解直流电机的主要结构,教学难点,:,电刷与换向器配合实现机械整流和逆变,直流电机是电机的主要类型之一。直流电机,自身有着显著的,优点,，但与交流电机相比自身又,有着,缺点,。近年来，与电力电子装置结合而具有,直流电机性能的电机不断涌现，使直流电机有被,取代的趋势。尽管如此，直流电机仍有一定的理,论意义和实用价值,!,3.1,直流电机的用途及基本工作原理,第,3,章 直流电机原理,第,3,章 直流电机原理,直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一。,直流发电机：机械能,直流电能,直流电动机：直流电能,机械能,3.1,直流电机的用途及基本工作原理,3.1.1,直流电机的用途,主要应用于,启动和调速要求较高的生产机械中，如金属切削机床、轧钢机、电力机车、起重机、造纸及纺织行业等机械中。,3.1.1,直流电机的用途,电源,励磁机,测速,伺服,第,3,章 直流电机原理,直流电机基本工作原理,第,3,章 直流电机原理,1,、直流发电机的基本工作原理,产生磁场：（,N,、,S,极）,运动导线,ab,、,cd,切割磁场,线圈感应电动势,交变,换向整流,电刷间输出直流电动势,第,3,章 直流电机原理,3.1.2,基本工作原理,通过换向片，,电刷,A,总与位于,N,极下,的导体相连，极性为正,电刷,B,与位于,S,极下,的导体相连，极性为负,发电机特点：,（,1,）发电机,感应电动势方向,与,电流方向,相同,（,2,）发电机产生的,电磁转矩,与,转子转动方向,相反,是,制动,性质的转矩,在直流发电机中，换向器和电刷的共同作用：,将,线圈中的交流电动势,整流,成,刷间的直流电动势,；,把,转动的电路,与,外面不转,的电路联接。,例,3-1,如果图中的直流发电机顺时针旋转，电刷两端的电动势极性有何变化？还有什么因素会引起同样的变化？,解：,+,-,N,S,注意：,电枢转向和磁场极性只能改变其一。,第,3,章 直流电机原理,电枢转向,磁场极性,顺时针旋转,感应电动势方向为,a-,b-c-d,电刷,B,为正,，,A,为负,右手定则,2,、直流电动机的基本工作原理,载流导体,ab,、,cd,在磁场中产生电磁力,f,形成电磁转矩带动转子旋转,换向器作用：,在,发电机,中起,整流,作用，使线圈中的交变电动势 电刷间的直流电协势。,在,电动机,中起,逆变,作用，使电刷间的直流电 线圈内的交变电，保证电动机的转向恒定。,直流电动机工作原理模型,第,3,章 直流电机原理,电动机特点：,（,1,）电动机,感应电动势方向,与,电流方向,相反,叫,反电势,（,2,）电动机产生的,电磁转矩,与,转子转动方向,相同,是,拖动,性质的转矩,在直流电动机中，换向器和电刷的共同作用：,将刷间的直流电,逆变,成线圈中的交流电；,把外面,不转,的电路与,转动,的电路联接。,例,3-2,电动机拖动的生产设备常需要作正转或反转运动，如电力机车的前行和倒退，就要求牵引电动机能正、反转。分析图中的直流电动机如何能反转,(,顺时针旋转,)?,解：图中的电动机模型要顺时针旋转需获得一个,顺时针方向的电磁转矩。,注意：,两者只能改变其一，否则，直流电动机的转向不变。,-,+,f,f,n,改变电源极性（导体电流方向）而反转示意图,第,3,章 直流电机原理,磁场极性,导体中电流的方向,3,、电机的可逆原理,任何一台电机既可作发电机运行，也可作,电动机运行，这一性质称为电机的可逆原理。,电机转子,电枢绕组,电机的实际运行方式由外施条件决定：,第,3,章 直流电机原理,如果,电机转子,输入机械能,，而,电枢绕组,输出电能，,则电机作为,发电机,运行；,如果,电枢绕组,输入电能,，,电机转子,输出机械能,，则电机作为,电动机,运行。,4,、电机的惯例,电流自端口正极流出,电流自端口正极流入,发电机,电动机,第,3,章 直流电机原理,结构较复杂,直流电机,成本较高,使它的应用受到,限制,运行维护较困难,第,3,章 直流电机原理,1.,直流电动机以其良好的,起动性能,和,调速性能,著称,。,2.,直流电动机,过载能力,强,启动转矩,较大,。,3.,直流发电机,供电质量,较好，常常作为励磁电源。,第,3,章 直流电机原理,1-,电枢铁心,2-,主磁极,3-,励磁绕组,4-,电枢齿,5-,换向极绕组,6-,换向极铁心,7-,电枢槽,8-,底座,9-,电枢绕组,10-,极掌,(,极靴）,11-,磁轭（机座）,直流电机的径向剖面示意图,3.2,直流电机的主要结构与型号,3.2.1,主要结构,第,3,章 直流电机原理,旋转电机都是由,定子,和,转子,两大部分组成,每一部分也都由,电磁部分,和,机械部分,组成，以便满足电磁作用的条件。,换向极用来,改善换向,。,3.2.1,主要结构,静止部分,:,定子,旋转部分,:,转子,中间有气隙,电磁方面：产生磁场和构成磁路。,机械方面：整个电机的支撑。,作用,主要部件：磁极、机座、换向极、电刷、端盖等,作用,感应电动势和产生电磁转矩，,从而实现能量的转换,主要部件：电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴承和风扇等,第,3,章 直流电机原理,主磁极,1,、定子部分,产生磁场，,N,、,S,相隔，用,p,表示极对数,导磁和机械支撑,机座,第,3,章 直流电机原理,励磁绕组和串换向极后的电枢绕组出线,定子机座,换向极铁心,换向极绕组,主,磁极铁心,主,磁极绕组（励磁绕组）,图 直流电机定子,第,3,章 直流电机原理,作用,:,改善直流电机的换向，一般电机容量超过,1kW,时均应安装换向极。,安装在相邻两主磁极之间，用螺钉固定在机座上。,用整块钢制成，也可用厚,11.5,mm,厚钢板或硅钢片叠成,1-,刷握,2-,铜丝辫,3-,压紧弹簧,4-,电刷块（石墨材料）,换向极,电刷,作用：,将旋转的电枢与固定不动的外电路相连，把直流电压和直流电流引入或引出,第,3,章 直流电机原理,1,、定子部分,电刷,刷辫,电刷,刷握,汇流条,第,3,章 直流电机原理,轴,端盖,电枢铁心,电枢绕组和槽碶,电枢绕组端部,换向器,轴承,第,3,章 直流电机原理,2,、转子部分,2,、转子部分,材料,：,为减小磁滞损耗和涡流损耗，电枢铁心,用,0.35mm,或,0.5mm,厚的硅钢片叠成，表面有绝缘层。,作用：,通过磁通和嵌放电枢绕组,。,电枢铁心,铁心冲片,第,3,章 直流电机原理,作用：,用于产生感应电动势和通过电流，实现机电能量的转换。,电枢线圈,电枢绕组：,电枢线圈按一定规律连接形成。,第,3,章 直流电机原理,2,、转子部分,1,槽楔,2,线圈绝缘,3,导体,4,层间绝缘,5,槽绝缘,6,槽底绝缘,电枢槽内的绝缘,电枢铁心,电枢绕组,电枢铁心冲片,(0.35-0.5mm,厚,),（硅钢片）,涂绝缘漆冲片叠压而成,均匀开槽,图,直流电枢的铁心模型,第,3,章 直流电机原理,换向器,材料：,采用导电性能好、硬度大、耐磨性能好的紫铜或铜合金制成。,作用：,实现电刷内外,交直流的转换。,由许多燕尾状的铜片间隔绝缘云母片而成,第,3,章 直流电机原理,2,、转子部分,主极极靴和电枢间的间隙。,3,、气隙,作用：,保证了电机的转子的正常旋转，又是磁路的重要组成部分。,小型电机气隙约为,0.7,5,mm,；大型电机气隙可达,5,10,mm,。,第,3,章 直流电机原理,主要结构,回顾,1,、直流发电机原理及特点,2,、直流电动机原理及特点,3,、直流电机的主要结构,预习,3.3,直流电机的磁路、空载时的气隙磁密与空载磁化特性,3.5,电枢电动势与电磁转矩,作业,P65 3.3 3.7 3.9,