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电机与拖动基础 直流电机 主要内容 直流电机的基本工作原理 —直流电机特点、用途和结构 直流电机的分析 —直流电机的磁路和电枢绕组 —电枢电动势与电磁转矩 直流电动机的运行特性 直流电机的概述 直流电动机的调速性能很好，特别是起动转矩大，机械特性平稳、线性性能好（优点）。 直流电机既可以作为电动机使用，也可以作为发电机使用 直流电机的制造工艺复杂，比交流异步电机生产成本高，使用维护较为困难，可靠性较差（缺点）。 过去电力拖动系统多用直流电机 目前，电力拖动系统多用交流电机 直流电机的用途 直流电机的铭牌数据 直流电机的铭牌数据主要有： 额定功率 PN：指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输出功率，以 “W” 为量纲单位。 额定电压 UN：?指额定状态下电枢出线端的电压，以 V 为量纲单位。 额定电流 IN：?指电机在额定电压、额定功率时的电枢电流值，以 A 为量纲单位。 额定转速 nN：?指额定状态下运行时转子的转速，以r/min为量纲单位。 直流电机的铭牌数据 额定励磁电流 If：?指电机在额定状态时的励磁电流值。 对于直流发电机，PN是指输出的电功率，它等于额定电压和额定电流的乘积，即 PN＝UNIN 对于直流电动机，PN是指输出的机械功率，所以公式中还应有效率ηN存在,即 PN＝UNINηN 直流电机的工作原理 从上面的基本电磁关系可知，直流电机可以作为电动机，也可以作为直流发电机 直流电机的工作原理 根据前面了解的电机结构，定子部分线圈绕组通过直流电流，在定子产生磁场。用一对N，S磁极表示 直流电机的主要结构 一、直流电机的结构 直流电机有静止和转动部分， 静止部分为定子，主要作用是产生磁场 转子部分为转子（通常称为电枢），主要作用是产生电磁转矩和感应电动势 静止部分和转动部分之间有移动的间隙（气隙） 直流电机的结构 1. 主磁极——是一种电磁铁。有铁心（铁磁材料）和绕制好的励磁线圈绕在铁心外边 直流电机的结构 绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。主磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分称为极靴，它的作用是使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场分布，并使励磁绕组容易固定。为了减少转子转动时由于齿槽移动引起的铁耗，主磁极铁心采用1～1.5mm的低碳钢板冲压一定形状叠装固定而成。主磁极上装有励磁绕组，整个主磁极用螺杆固定在机座上。主磁极的个数一定是偶数，励磁绕组的连接必须使得相邻主磁极的极性按 N，S 极交替出现。 直流电机的结构 2. 换向极——装在二个主磁极之间，作用是为了改善换向。也是由铁心和线圈组成 换向极绕组通常与电枢绕组串联 直流电机的结构 3. 电刷装置——电刷装置是将直流电压、直流电流引入或引出的装置。 电刷装置由电刷。刷柄、刷柄杆座和铜丝辫组成 直流电机的结构 （二）直流电机的转动部分（电枢） 有电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴、风扇 1. 电枢铁心——作用：嵌放电枢线圈和形成主磁路 直流电机的结构 电枢绕组——电枢绕组由按一定规律联接的线圈组成，是直流电机的主要电路部分，是通过电流和产生感应电动势，实现机电能量转换的关键部件。 绕组用带绝缘的圆形或矩形截面导线绕成，嵌放在电枢槽内 直流电机的结构 换向器——换向器在直流电机中也是非常重要的。主要作用是将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流 电机作为发电机使用时，将绕组内的交变电动势转换为电刷上的直流电动势 直流电机的绕组 原理可知，直流电机必须有可以在磁场中转动的线圈 电动机中，线圈中通过电流，产生电磁转矩，使线圈在磁场中转动。 在磁场中转动的线圈，同时感应产生电动势，吸收电功率，实现电能—机械能的转换 发电机中，线圈在磁场中转动，线圈中感应产生感应电动势。通过换向器和电刷，输出到电机外 发电机接入负载，产生电流。这个电流流过线圈，产生电磁转矩，吸收机械功率，转换成为电磁功率 直流电机的绕组 所以，可以在磁场中转动的线圈是实现机电能量转换的枢纽，故称为电枢。 电枢表面有许多均匀分布的槽，槽内嵌放许多线圈，这些线圈按一定规律联接，形成电枢绕组。 电枢绕组在直流电机中起着非常重要的作用。需要重点讨论 直流电机的绕组 直流电机的绕组 一、简单的绕组 电枢中有不止一个线圈，而是多个线圈，而且必须合理的联接起来 直流电机的绕组 多个线圈的联接关系对电机的运行起到极为重要的作用。应重点研究 相邻线圈的首端和末端联接到一个换向片上，所有线圈通过换向片，连接成一个整体，构成闭合的电枢绕组 直流电机的绕组 电枢旋转时，线圈中感应的电动势将随电枢位置稍有不同，旋转90度，180度时没有变化