电机与拖动课程实践报告.doc

课程实践报告 直流电动机的电枢串电阻起动设计 姓 名 秦东各 学 号 111102098 专　　业 电气工程及其自动化 课 程 电机与拖动 直流电动机的电枢串电阻起动设计 （安阳师范学院 物理与电气工程学院 河南 安阳 455000） 摘要：直流电机是实现机械能和直流电能相互转换的设备，直流电机具有可逆性，既可作为发电机运行，也可作为电动机运行。直流发电机主要用作直流电源，为直流电动机、电解、电镀等提供所需的直流电能。直流电动机的主要优点是起动和调速性能好，过载能力大，易于控制。因此，直流电动机曾广泛应用于对起动和调速性能要求较高的生产机械中，例如电力机车、轧钢机、船舶机械、造纸和纺织机械等都广泛采用直流电动机作为原动机。直流电动机的主要缺点是结构复杂，维护困难，生产成本较高，具有换向问题，因而限制了它的极限容量，运行可靠性差。随着电力电子技术的迅速发展，在很多领域内，直流发电机将被晶闸管整流电源所取代，直流电动机有逐步被交流电动机取代的趋势，但在许多场合直流电动机仍将继续发挥作用。 一：直流电动机的基本结构 由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到，直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。 定子 1、主磁极 主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成。 直流电机（图1） 铁心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成，分为极身和极靴两部分，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可以调整气隙中磁场的分布，又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在主磁极铁心上。整个主磁极用螺钉固定在机座上，2、换向极 换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，一般装在两个相邻主磁极之间，由换向极铁心和换向极绕组组成。换向极绕组用绝缘导线绕制而成，套在换向极铁心上，换向极的数目与主磁极相等。 3、机座 电机定子的外壳称为机座。机座的作用有两个： 一是用来固定主磁极、换向极和端盖，并起整个电机的支撑和固定作用； 二是机座本身也是磁路的一部分，借以构成磁极之间磁的通路，磁通通过的部分称为磁轭。为保证机座具有足够的机械强度和良好的导磁性能，一般为铸钢件或由钢板焊接而成。 4、电刷装置 电刷装置是用来引入或引出直流电压和直流电流的。电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。电刷放在刷握内，用弹簧压紧，使电刷与换向器之间有良好的滑动接触，刷握固定在刷杆上，刷杆装在圆环形的刷杆座上，相互之间必须绝缘。刷杆座装在端盖或轴承内盖上，圆周位置可以调整，调好以后加以固定。 转子 1、电枢铁心 电枢铁心是主磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。 直流电机（图2） 一般电枢铁心采用由0.5mm厚的硅钢片冲制而成的冲片叠压而成，以降低电机运行时电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗。叠成的铁心固定在转轴或转子支架上。铁心的外圆开有电枢槽，槽内嵌放电枢绕组。2、电枢绕组 电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量变换的关键部件，所以叫电枢。它是由许多线圈（以下称元件）按一定规律连接而成，线圈采用高强度漆包线或玻璃丝包扁铜线绕成，不同线圈的线圈边分上下两层嵌放在电枢槽中，线圈与铁心之间以及上、下两层线圈边之间都必须妥善绝缘。为防止离心力将线圈边甩出槽外，槽口用槽楔固定。线圈伸出槽外的端接部分用热固性无纬玻璃带进行绑扎。 3、换向器 在直流电动机中，换向器配以电刷，能将外加直流电源转换为电枢线圈中的交变电流， 直流电机（图3） 使电磁转矩的方向恒定不变；在直流发电机中，换向器配以电刷，能将电枢线圈中感应产生的交变电动势转换为正、负电刷上引出的直流电动势。换向器是由许多换向片组成的圆柱体，换向片之间用云母片绝缘。4、转轴 转轴起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械强度和刚度，一般用圆钢加工而成。工作原理 直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。 直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势， 直流电机（图5） 靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电