电机与电力拖动第一章直流电机讲述.pptx

第一章 直 流 电 机 本章以直流电动机为讨论的主要对象，分析直流电机的工作原理、结构、电路、磁路、运行原理及换向等问题，为电力拖动系统提供元件的性能知识。 概 述 电机的分类 电机：应用电磁原理实现电能与机械能互换的装置 发电机：将机械能转换为电能的电机 电动机：将电能转换为机械能的电机 按照产生或取用电能种类的不同，电机分为直流电机与交流电机。产生电能的称为发电机，取用电能的称为电动机 电动机分为交流电动机和直流电动机两大类．交流电动机又分为单相的和三相的，异步的和同步的。直流电动机按照励磁方式的不同分为他励、并励、串励和复励四种。 1.1 直流电机工作原理及结构 1.1.1 直流电机的工作原理 1、直流发电机的工作原理： 如图所示 从以上分析可以看出，线圈中的电动势及电流的方向是交变的，只是经过电刷和换向片的整流作用，才使外电路得到方向不变的直流电。直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。 2、直流电动机的工作原理： 在直流电动机中，线圈中的电流是交变的，但产生的电磁转矩方向是恒定的。 3、直流电机的可逆性： 一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是外界条件不同而已 如果用原动机拖动电枢旋转，就可以从电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负载供电； 如果在电刷端外加直流电压，则电动机就可以带动轴上的机械负载旋转，从而把电能转变成机械能。 这种同一台电机能作电动机或作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。 1.1.2直流电机的主要结构 直流电机由静止的部分定子和旋转的部分转子两大部分构成： 定子部分：包括机座、主磁极、换向极和电刷装置等 1）主磁极：在大多数直流电机中，主磁极是电磁铁（由铁心和励磁绕组构成），为了尽可能的减小涡流和磁滞损耗，主磁极铁心用1～1.2mm厚的低碳钢板叠压而成。整个磁极用螺钉固定在机座上。 主磁极的作用：在定转子之间的气隙中建立磁场,使电枢绕组在此磁场的作用下感应电动势和产生电磁转矩. 2）换向极：又称附加极或间极。作用：改善换向。换向极装在相邻两主极之间，由铁心和绕组构成。 3）机座：一是作为电机磁路系统中的一部分，二是用来固定主磁极、换向极及端盖等，起机械支承的作用。因此要求机座有好的导磁性能及足够的机械强度与刚度。机座通常用铸钢或厚钢板焊成。 主磁极 换向极 1—主磁极铁心 2—励磁绕组 3—机座 1—换向极铁心 2—换向极绕组 4）电刷装置：作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。 1—刷握 2—电刷 3—压紧弹簧 4—铜丝辫 转子部分：转子又称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等 1）电枢铁心：电机主磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组，为了减少电枢旋转时电枢铁心中因磁通变化而引起的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。 2）电枢绕组：电枢绕组由许多按一定规律联接的线圈组成，是直流电机的主要电路部分，也是通过电流和感应电动势，从而实现机电能量转换的关键性部件。 3）换向器：由许多换向片组成，换向片间用云母绝缘，整体成圆筒形。换向片靠燕尾槽结构夹紧。 1.1.3直流电机的额定值 为了使电机安全可靠地工作，且保持优良的运行性能，电机厂家根据国家标准及电机的设计数据，对每台电机在运行中的电压、电流、功率、转速等规定了保证值，这些保证值称为电机的额定值。直流电机的额定值有： 额定功率 PN（kW） 额定电压 UN（V） 额定电流 IN （A） 额定转速 nN （r／min） 励磁方式和额定励磁电流 IfN（A） 1.额定功率PN：指在额定电压、额定电流、额定转速条件下工作的输出功率 (1).电动机：轴上输出的机械功率 电动机的输入功率P1=UNxIN 电动机的机械功率PN=UNxINxηN (2).发电机：电枢输出的电功率 发电机的输入功率P1=机械功率 发电机的输出功率PN=UNxIN= P1xηN 注意：额定功率，是指电机的额定输出功率。对直流发电机来说，是指电刷端输出的电功率；对直流电动机来说，是指轴上输出的机械功率。 直流发电机的额定功率 直流电动机的额定功率 对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流 5. 1.2 直流电机的电枢绕组 电枢绕组是直流电机的核心部分之一，在电机的机电能量转换过程中起着重要的作用。 电枢绕组须满足以下要求： 在能通过规定的电流和产生足够的电动势前提下，尽可能节省有色金属和绝缘材料 结构简单、运行可靠。 　　 1.2.1 名词术语介绍 磁极轴线：主磁极的中心线； 几何中性线：相邻两个主