直流电动机原理特性.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,*,一、直流电动机的工作原理,图中,N,和,S,是一对固定的,（主）磁极,，用来建立恒定磁场。两磁极之间有一个可以转动的圆柱形铁心，铁心上固定着线圈,abcd,。线圈的,ad,端接在随电枢一起旋转的两片半圆形铜片上，这两个铜片合称为,换向器,，换向器固定在转轴上且与转轴绝缘。,铁心、线圈,和,换向器,组合在一起形成,电枢,。,电刷,A,、,B,分别与换向片接触而通向外电路。,通电线圈在磁场中要受到磁场力的作用。假设电刷,A,与电源的正极相连，电刷,B,与电源的负极相连，电流经,A-d-c-b-a-B,形成回路。根据左手定则，线圈,ab,受力向右，线圈,cd,受力向左。这样就形成一个转矩，使电枢逆时针方向旋转，,二、直流电动机的基本结构,直流电机由,定子,（固定不动）与,转子,（旋转）两大部分组成，定子与转子之间有空隙,称为气隙。,定子,部分包括,主磁极、换向极、电刷、机座,等；,转子,部分包括,电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇,等。,直流电机的主磁极,1,、定子部分,（,2,）,换向磁极,减小电刷与换向器之间的火花。由铁心和绕组构成。换向极铁心一般用整块钢制成，如换向要求较高，则,用,1.0mm,1.5mm,厚的钢板叠压而成，其绕组中流过的是电枢电流。换向极装在相邻两主极之间，用螺钉固定在机座上。,（,1,）,主磁极,主磁极的作用是产生气隙磁场，由铁心和绕组（励磁绕组）构成。铁心一般由,1.0mm,1.5mm,厚的低碳钢板冲片叠压而成，包括极身和极靴两部分。极靴做成圆弧形，以使磁极下气隙磁通较均匀。极身上面套有励磁绕组，绕组中通入直流电流。整个磁极用螺钉固定在机座上。,16,13,（,3,）,电刷装置,电刷与换向器配合可以把转动的电枢绕组电路和外电路连接并把电枢绕组中的交流量转变成电刷端的直流量。电刷装置如图所示。,电刷组的个数，一般等于主磁极的个数。,直流电机的电刷装置,（,4,）,机座,机座既可以固定主磁极、换向极、端盖等，又是电机磁路的一部分（称为磁轭）。机座一般用铸钢或厚钢板焊接而成，具有良好的导磁性能和机械强度。,2,、转子,(,电枢,),部分,（,1,）,电枢铁心,电枢铁心是电机磁路的一部分，其外圆周开槽，用来嵌放电枢绕组。电枢铁心一般用,0.5mm,厚、两边涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠压而成，如图所示。电枢铁心固定在转轴或转子支架上。铁心较长时，为加强冷却，可把电枢铁心沿轴向分成数段，段与段之间留有通风孔。,（,2,）,电枢绕组,作用是感应电动势、通过电枢电流。通常用绝缘导线绕成线圈，按一定规律连接而成。,电枢绕组,（,3,）,换向器,换向器是由多个紧压在一起的梯形铜片构成的一个圆筒，片与片之间用一层薄云母绝缘，电枢绕组与换向片按一定规律连接。换向器与转轴固定在一起。,（,4,）,转轴,对于小容量直流电机,电枢铁心就装在转轴上。,三、直流电动机的分类,直流电机的励磁方式,复励：,励磁绕组一部分与电枢绕组串联，另一部分与电枢绕组并联。并励绕,组匝数多而线径细，串励绕组匝数少而线径粗。,他励：,励磁绕组的电流由独立电源提供的。即励磁电路与电枢电路没有电,的连接。,并励：,励磁绕组与电枢绕组并联。励磁电压等于电枢电压，励磁绕组匝数较,多，电阻较大。（是他励的特殊方式）,串励：,励磁绕组与电枢绕组串联。励磁电流和电枢电流相等。,四、直流电动机的铭牌,(1),型号,。国产电动机的型号一般采用大写的汉语拼音字母和数字表示电动机的结构和使用特点。例如：,Z2,_,56/42,表示直流电动机,设计代号，表示第二次设计,机座中心高,56mm,磁极数为,4,2,号铁心长度,产品代号的含义如下：,Z,系列：一般用途直流电动机，如,Z2,、,Z3,、,Z4,等系列；,ZJ,系列：精密机床用直流电动机；,ZT,系列：广调速流电动机；,ZQ,系列：牵引直流电动机；,ZH,系列：船用直流电动机；,ZA,系列：防暴安全型直流电动机；,ZKJ,系列：挖掘机用直流电动机；,ZZJ,系列：冶金起重机用直流电动机。,(2),额定功率,P,N,。指电动机在额定情况下轴上输出的机械功率。单位是,kW,或,W,。,(3),额定电压,U,N,。在额定情况下，电动机直流电源的电压。单位是,V,。,(4),额定电流,I,N,。在额定负载时，电源输入到电动机的允许电流，单位是,A,。,(5),额定转速,n,N,。电机运行在额定电压、额定电流、额定功率时所对应的转速，单位是,r/min,。,(6),励磁,。指电机的励磁方式，包含他励、并励、串励、复励等。,(7),励磁电压,。电机在额定状态下励磁绕组两端所加的电压，对于并励的电机，励磁电压等于电机的额定电压；对于他励电机，励磁电压要根据情况来定。单位是,V,。,(8),励磁电流,。电机产生主磁通所需要的励磁电流，单位是,A,。,(9),定额,。指电机在额定状态下可以持续运行的时间和顺序。例如标有“连续”，则表示电机可以不受时间限制连续运行,;,标有“,25%”,，则表示电机在一个周期内工作,25%,的时间，休息,75%,的时间。,(10),温升,。表示电机允许发热的一个限度。温升限度取决于电机所使用的绝缘材料。,电枢回路串电阻启动,降压启动,五,.,直流电动机的启动、调速、反转、制动,1.,常用的启动方法,直接启动,（,3,）只能在额定转速以下进行平滑调速。,（,4,）转速越低，机械特性越软，负载波动时转速的稳定性越差。,（,5,）串入的电阻越大，电能损耗越大，经济性差。,（,6,）调速范围小。,（,7,）在各种转速下，能输出相同的转矩，为,恒转矩调速,。,二、直流电动机的调速,a.,电枢回路串电阻调速,串联电阻调速的特点：,（,1,）改变电枢回路电阻，理想空载转速,n,0,不变。,（,2,）,R,P,越大，斜率越大，特性越软。,应用场合,:,调速性能要求不高的生产机械,起重机,(3),转速只能从额定转速往下调。,(4),调速前、后机械特性斜率不变，机械特性硬度高，速度稳定性好，调速范围广，最高转速与最低转速之比可打,10,倍以上。,(5),当电压连续可调时，转速也连续可调，可实现无级调速。,(6),降压调速是通过减小输入功率来降低转速的，故调速时损耗减小，调速经济性好。,(7),在各种转速下，能输出相同的转矩，为,恒转矩调速,。,b,、降低电源电压调速,降低电源电压调速的优点是：,(1),理想空载转速,n,0,与电枢电压,U,成正比。,(2),改变电枢电压后斜率不变。,降低电源电压调速的缺点：,要有电压可调的直流电源，设备多，较复杂，初次投资大。,应用场合,:,调速性能要求较高的生产机械,机床,c,、改变励磁磁通调速,(,弱磁调速,),改变励磁磁通调速的优点是：,(1),理想空载转速随磁通的减弱而上升。,(2),斜率随磁通的减弱而增大，机械特性变软。,(3),电阻能连续调节，可实现无级调速，调速平滑。,(4),励磁电流小,能量损耗少，调速前后电动机的效率基本不变，经济性比较好。,(5),机械特性较硬，转速稳定。,(6),在各种转速下,能输出相同的功率,为,恒功率调速,。,三种调速方法的比较,调速方法,改变的参数,特 点,串电阻,电枢电路串接电阻,减小,I,a,向下调速，特性变软,低速稳定性更差,耗能多,调速范围小,恒转矩调速,调 压,降低电枢电路电压,向下调速，特性硬度不变,稳定性好,耗能少,调速范围较大,恒转矩调速,调 磁,励磁电路串接电阻,减小,I,f,减小,向上调速，特性硬度变化不大,稳定性好,耗能少,调速范围较小,如保持,I,a,不变,为,恒功率调速,三、直流电动机的反转,改变转向的方法：,1,、电枢电流不变，改变励磁电流的方向,即改变主磁通,的方向；,反转：就是改变电动机的转动方向。,2,、励磁电流的方向不变,改变电枢电流,I,a,的方向。,由于励磁绕组的匝数多，电感大，电磁惯性较大，为了实现电动机高效、快速地反转，往往采用电枢反接的方法,。,四、他励直流电动机的制动,为了使电动机在停车时能迅速停止，需要对电动机进行制动。,制动过程的要求：,制动过程要有足够大的转矩；,制动电流不应大于额定电流的,2-2.5,倍,;,不要造成明显的机械冲击；,制动时间尽可能短。,制动方法：,图,(b),所示。这时他励直流电动机由于转子惯性的作用，电动机,仍按原来的方向旋转。由于磁通方向不变，因此产生的电枢绕组中产生感应,电动势,E,a,方向也不变，电动机此时作发电机运行，电枢电流方向及其产生的,电磁转矩的方向都改变了，使电磁转矩的方向与旋转方向相反，成为制动转,矩。,电动机由自身惯性和生产机械的作用而驱动发电，把电动机储存的动能和生,产机械转换为电能，再消耗到,R,b,上。,1,、能耗制动,（,a,）电动状态 （,b,）能耗制动状态,2,、反接制动,需接入制动电阻,R,z,反接制动适用于要求迅速反转的场合。,