电机与拖动教学课件作者任艳君电机与拖动第1章节直流电机的结构和工作原理课件幻灯片.pptVIP

* * * * * * * * * * * 1.2 直流电机的结构和工作原理 3．励磁方式 励磁绕组获得励磁电流的方式称为励磁方式，如图1-14所示。 图1-14 直流电机的励磁方式 a）他励 b）并励 c）串励 d）复励 * 1.2 直流电机的结构和工作原理 三、直流电机的工作原理 1．直流发电机的基本工作原理 图1-15 直流发电机工作原理模型 当原动机拖着电枢以一定的转速在磁场中逆时针旋转时，根据电磁感应原理，线圈边ab和cd以线速度v切割磁力线产生感应电动势，其方向用右手定则确定。在图中所示的位置，线圈的边ab处于N极下，产生的电动势从b指向a；线圈的cd边处于S极下，产生的感应电动势从d指向c。从整个线圈来看，电动势的方向为d c b a。反之，当ab边转到S极下，边cd转到N极下时，每个边的感应电动势 方向都要随之改变，于是，整个线圈的感应电动势方向变为a b c d。所以线圈中的感应电动势是交变的。 为了在电刷上得到直流电动势，就要利用到换向器。在图1-15所示的时刻：线圈ab的边处于N极下，电动势的方向从b向a引到电刷A，所以电刷A的极性为正。当线圈转过180°，线圈ab边与cd边互换位置，使cd边处于N极下时，于是cd边与电刷A接触，其电动势的方向是从c向d引到电刷A，电刷a的极性仍为正。同理可分析出电刷B极性为负。进一步观察可以发现，电刷A总是与旋转到N极下的导体接触，所以电刷A总是正极性。而电刷B总是与旋转到极下的导体接触，所以电刷B总是负极性，故在电刷A、B之间得到的是脉动直流电动势。当电枢上分布的线圈足够多时，就可使脉动程度大为降低，得到平滑的直流电动势。 * 2．直流电动机的基本工作原理 1.2 直流电机的结构和工作原理 图1-16 直流电动机工作原理模型 原来电刷A通过换向片1与经过N极面下的导体ab相连，现在电刷A通过换向片2与经过S极面下的导体cd相连，原来电刷B通过换向片2与经过S极下面的导体cd相连，现在电刷B通过换向片1与经过S极面下的导体ab相连，线圈中的电流方向为d c b a ，用左手定则判断电磁力和电磁转矩的方向未变，电枢仍逆时针旋转。其中，换向器起到使导体中的电流方向发生变化的作用。 在图1-16所示位置，电流从电源的正极流出，经过电刷A与换向片1流入电动机线圈，电流方向为a b c d，然后再经过换向片2与电刷B流回电源的负极。根据电磁力定律，线圈边ab与cd在磁场中分别受到电磁力的作用，其方向可用左手定则确定。此电磁力形成的电磁转矩，使电动机逆时针方向旋转。当线圈边ab转到S极面下、cd转到N极面下时，流经线圈的电流方向必须改变，这样导体所受的电磁力方向才能不变，从而保持电动机沿着一个固定的方向旋转。 * 3．电机的可逆原理 1.2 直流电机的结构和工作原理 无论发电机还是电动机，由于电磁的相互作用，电枢电动势和电磁转矩是同时存在的。从原理上说发电机和电动机两者并无本质差别，只是外界条件不同而已。一台电机，既可以作为发电机运行，又可作为电动机运行，这就是直流电机的可逆原理。但在设计电机时，需考虑两者运行的些许差别。 * 1.3 直流电机的磁场、电枢电动 势、电磁转矩、电磁功率 一、直流电机的磁场 1．直流电机的空载磁场 直流电机空载运行：是电机电枢电流（或输出功率）为零的运行 状态。 直流电动机中的空载：机械轴上无任何机械负载。 直流发电机中的空载：电刷两端未接任何电气负载，电枢处于 开路状态。 主磁场：直流电机的空载磁场可以看作是由定子的励磁磁通势 单独产生的。 * 1.3 直流电机的磁场、电枢电动 势、电磁转矩、电磁功率 1．直流电机的空载磁场 图1-17 直流电机空载时磁场分布 图1-17所示的是直流电机空载时的磁场分布情况。当励磁绕组通入直流电流 后，主磁极呈磁性，并且以N、S极间隔均匀地分布在定子内圆周上。由于每对磁极下的磁通所经过的路径不同，根据它们的 作用可以分为主磁通和漏磁通两类。其中绝大部分的磁通势从主磁极的极出来经过气隙进入电枢的齿槽和磁轭，然后到达电枢铁芯另一边的齿槽，再穿过气隙，进入主磁极的S极，通过定子磁轭回到N极，形成闭合磁回路。这部分磁通是直流电机进行电磁感应和能量转换所必需的，称为主磁通 。此外，还有一小部分磁通从极出来后并不进入电枢，是经过空间直接进入相邻的磁极或磁轭，它对电机的能量转换工作毫无用处，相反，还使电机的损耗加大，效率降低，增大了磁路的饱和程度，这部分