电力拖动与控制 教学课件 作者 陈勇 罗萍 向敏 第一章直流电机.pptVIP

本章教学基本要求 1.了解直流电机主要结构，注意换向器和电刷的作用； 2.熟悉直流发电机和直流电动机基本工作原理，理解 感应电动势和电磁转矩这两个机电能量转换要素的物 理意义，掌握求解它们的计算方法； 3.掌握直流电机的运行原理，电动势、转矩平衡方程 式以及不同励磁方式的直流电机的工作特性； 4.了解直流电机的换向。 重点 直流电机的基本平衡方程式和工作特性。 直流电机（dc machines） 是将机械能转换为直流电能或将直流电能转换为 机械能的一种装置。 把机械能转换为电能的直流电机称为直流发电 机(dc generators)，把电能转换为机械能的直流电机 称为直流电动机(dc motor)。 直流发电机的基本工作原理 直流发电机的基本工作原理 电枢逆时针旋转时，导体切割磁力线，根据电磁 感应定律导体内产生感应电动势，大小为e=Bxlv。 感应电动势方向由右手定则判定，伸开右手使大 拇指与四指呈90°，当磁力线指向手心，大拇指指向 导体运动方向，则四指的指向为导体中感应电动势方 向。 直流发电机的基本工作原理 在图(a)中ωt=0°时，A端为☉，与之相接触的 电刷B1为“+”，X端为⊕，与之相接触的电刷B2为“-” 当电枢旋转了180°后，在图(b)中ωt=180°时，X端 旋转到N极下，X端为☉，A端旋转到S极下，A端为⊕ 其波形如图1-3所示。 气隙磁蜜分布波形 线圈AX的感应电势波形 刷间电动势波形 分析 N极下导体电动势指向纸外，电刷B1总为“+”； S极下导体电动势指向纸内，电刷B2总为“-”，不难 看出，线圈中的电动势是交流电动势，而通过换向 器的作用，使电刷间的电动势为直流电动势。 换向器和电刷的共同作用 在直流发电机中，换向器和电刷的共同作用： ①将线圈中的交流电动势整流成刷间的直流电动势； ②把转动的电路与外面不转的电路联接。 说明 从刷间电动势波形看，电动势脉动很大，为了 减小电动势的脉动程度，实际电机采用很多元件组 成电枢线圈，均匀分布在电枢表面，并按一定规律 联接，刷间串联元件数增多，脉动减小，就得到所 需的直流电。 直流电动机的基本工作原理 直流电动机的基本工作原理 将直流电加到电刷上（B1为+、B2为-），线圈 AX上就有电流通过（A端为⊕、X端为☉），根据电 磁力定律，载流导体在磁场中要受力，大小为： f=Bxli（N），方向由左手定则确定。 直流电动机的基本工作原理 载流导体受力方向的确定： 伸开左手使大拇指与四指呈90°，当磁力线指 向手心四指的指向为导体中电流方向，则大拇指指 向导体受力方向在图1-5中A受向左的切向力，X受向 右的切向力，这一对力形成了力矩T(称电磁转矩)， 使电枢按逆时针方向旋转。 换向器和电刷的共同作用 在直流电动机中，换向器和电刷的共同作用： ①将刷间的直流电逆变成线圈中的交流电； ②把外面不转的电路与转动的电路联接。 直流电机的主要结构 直流电机由两大部分组成： 定子（静止部分）和转子（转动部分或称电枢） 直流电机的主要结构 1）定子 定子由主磁极、换向极、电刷装置、机座等组 成。 直流电机的主要结构 主磁极 由主极铁心和励磁绕组组成，铁心用1~1.5mm 的钢板冲片叠成，外套励磁绕组。主磁极的作用是 建立主磁场，它总是成对出现，N、S极交替排列。 直流电机的主要结构 换向极 由铁心和绕组组成， 铁心一般是由整块钢组成 换向极安放在相邻两主磁 极之间，它的作用是改善 电机的换向。 直流电机的主要结构 电刷装置 由电刷、刷握、刷杆、压紧弹簧等组成，它的 作用是联接转动和静止之间的电路。 机座 作用是固定主磁极等部件，同时也是磁路的一 部分。 直流电机的主要结构 直流电机的主要结构 2）转子（电枢） 转子由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴等 组成。 直流电机的主要结构 电枢铁心 一般用0.5mm涂过绝缘漆的硅钢片叠压而成，作 用是嵌放电枢绕组，同时它又是电机主磁路的一部 分。 直流电机的主要结构 电枢绕组 由绝缘导线绕制成的线圈（又称绕组元件）按 一定规律联接组成，每个元件两个有效边分别嵌放 在电枢铁心表面的槽内，元件的两个出线端分别与 两个换向片相连。电枢绕组的作用是产生感应电动 势和电磁转矩，是实现机电能量转换的枢纽。 直流电机的主要结构 换向器