第3章 直流电机(一）.pptVIP

* 第3章 直流电机的工作原理及特性 （一） 机电传动控制 直流电机的工作原理 直流电机的基本结构 直流电机的基本方程 1 2 直流电机和交流电机在应用中交替发展； 直流电机可在电动机和发电机间转换。 直流电机的主要优缺点： 调速范围广，调速特性平滑。 具有良好的起动和制动性能。 由于存在换向器，其制造复杂，成本较高。 3.1 直流电机的工作原理和基本结构 一、直流电机的工作原理 1、直流发电机： 1）磁场中导体运动产生感应电动势 方向：右手定则 大小： 3 *补充* 注意掌握电机知识的共性，如： 4 (右手定则) 或 电机 原理 (左手定则) 电磁部分 电机 结构 机械部分——支撑作用 绕组——导通电路作用 铁芯——导磁作用 2）对称线圈+换向： 交流电动势——直流电动势 参：直流发电机原理动画 5 6 3） 多匝线圈+多对磁极 感应电动势脉动小（1%）, 感应电动势公式演化为： E：电枢电势 ：直流电机电动势结构常数 ：每极磁通 n：电枢转速 7 *补充* 直流电机感应电动势的推导过程 8 对比分析两公式量纲，以便记忆： *补充* 磁场有关物理量及其关系 Φ：磁通（Wb） B：磁密（磁感应强度）（T、Gs） H：场强（A/m) F：磁势（安匝A） μ：磁导率 9 2、直流电动机： 1）通电导体在磁场中，电流和磁通相互作用，产生电磁力 方向：左手定则 大小： 10 2）多匝线圈+多对磁极 电磁力合力作用于转子——脉动小的电磁转矩，拖动机械负载旋转 同理： 参：直流电动机动画2 T：电磁转矩 ：直流电机转矩结构常数 ：每极磁通 : 电枢电流 11 12 3、发电机or电动机？ 1） 原动机拖动电机运转，电磁感应，产生E； E——I——电磁力、电磁转矩； 该转矩与原运动方向相反，是制动转矩，它和空载转矩一起与原动机转矩平衡，系统处于发电状态。 13 2） 若有原外加电枢电压U，则U——I——f——T——n，电枢线圈旋转，电动状态； 导体旋转运动又产生感应电动势E； 该感应电动势E与原外加电压U方向相反，称“反电动势”，在电动状态下，E小于U，有： 14 3） 在电动状态下，若外加电枢电压U、外部转矩变化等情况下，可能发生U、E的大小、方向发生变化，则可能出现EU等情形，此时电流方向发生变化，系统则变换为发电状态。 拖动转矩 反电动势 相反 电动机 制动转矩 电源电动势 相同 发电机 转矩间关系 T的性质 E的作用 E与I的方向 运行方式 直流电机两种运行方式下E和T的作用表 二、直流电机的基本结构 15 16 旋转电机都是由定子和转子两大部分组成 参：直流电机结构视频（15min） 17 18 1.定子部分： 1）主磁极 作用：建立主磁场 构成：主磁极铁芯和套装在铁芯上的励磁绕组 2）换向极 作用：改善换向性能 构成：夹装在两个主磁极之间 3）机座 作用：主磁路的一部分，电机的结构框架 构成：厚钢板弯成筒形焊成，或铸钢件 19 4）电刷装置 作用：电枢电路的引出（引入）装置 构成：电刷、刷盒、刷杆、连线等 2.转子部分： 1）电枢铁芯 电枢：电机中能量转换的关键部件。 作用：主磁路的一部分，电枢绕组的支撑部件 构成：0.5mm冲有齿、槽的硅钢片叠压而成 20 2）电枢绕组 作用：直流电机的电路部分 构成：绝缘的圆形或矩形截面导线，实际制造中分为多元件 3）换向器 作用：整流（发电机）或逆变（电动机） 构成：多个换向片叠装 3.2 直流电机的基本方程 （永磁）；他励， 自励：并励、串励、复励 一、直流电机的励磁方式 21 22 他励和并励电动机：磁通基本恒定，固有特性曲线是直线——运行稳定性好，平滑性好，调速范围广，适于精密车床、磨床等。 串励电动机：磁通随负载改变而变化，具有较软的机械特性，转矩较大——其软特性和恒功率特性，适于电力牵引机车等带负载频繁启动和具冲击性负载的生产机械。 复励电动机：特性介于上述2者之间。 *补充* 各励磁方式直流电动机的特点 *