第一篇 电动机及其控制教材课程.pptVIP

第一篇 电动机及其控制;一、 概述;优点： l）调速范围宽（可稳定运行的速度范围大）； 2）转矩大； 3）控制方法简单，控制装置的可靠性高。 缺点：有换向器。费工费料，造价贵，运行时换向器需要经常维修，寿命较短，换向条件又使直流电机的容量受到限制。 特殊点：用直流电源 ;二、结构;;2.电枢绕组和电枢铁心;电机的负载电流，发电机的电势和电动机的转矩都要依靠电枢绕组产生，是电机的中枢和枢纽。 电枢绕组的制造方法是，把带绝缘的铜导线预制成形，在铁心糟内放好绝缘层后将绕组嵌入。 每个绕组元件的两个端头（引出线）按着一定的规律接到换向器上。直流电枢绕组本身自成闭合回路。;3．换向器和电刷装置;三、图形符号 ;1.2 电机中的磁性材料;; ：剩磁磁密（简称剩磁） ：矫顽磁力。 去磁曲线或退磁曲线：磁滞回线在第2象限（或第4象限）的部分。 软磁材料：矫顽磁力小，磁滞回线狭窄，磁导率高，如硅钢片、纯铁、铸钢等，常用来作电机、变压器的铁心。 硬磁材料：矫顽磁力大，磁滞回线宽。;磁滞：B的变化滞后于H的变化。 磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化时将要发热，引起损耗。磁滞回线的面积越大，磁滞损耗也越大。 涡流损耗：铁磁材料处于交变的外磁场中时，铁心中还会产生涡流，涡流在铁心中引起的热损耗。铁心采用片状的并有绝缘薄膜的材料叠压而成，就是为了减少涡流损耗 。 铁心损耗（铁耗）：磁滞损耗加涡流损耗。;1.2.2 永磁材料的磁化特性;铝镍钴（AlNiCo），稀土材料和铁氧体两类。;永磁材料最重要的三个参数 ;1.2.3 永磁材料的工作点;工作点K，直线0K 与退磁曲线（或恢复 直线）的交点，气隙 越大，直线0K 与横轴 的夹角越小。其它 去磁因素同样使 该夹角减小。;1.2.4 常用的永磁材料;1.3 直流电机工作原理1.3.1 电磁力定律和电磁感应定律;直流电机要保持 恒定方向转矩， 每个磁极下导体 的电流方向应保 持不变。;电磁感应定律 大小： 方向： 右手定则 ;1.3.2 直流电动机的工作原理;换向器的作用：导体从一个磁极转到相邻的异性磁极时，改变导体电流方向，保持每个磁极下电流方向不变，使电机连续转动。 转角范围小，不用换向器。 反转：改变电刷电压的极性。 存在的问题：转矩小，波动大。 原因：匝数少（1匝），磁路是空气，磁密低。;二、环形绕组的直流电动机 环形铁心，多绕组。 两条支路。 ;存在的问题： 1）环形铁心内部无磁场，内部导体不受电磁 力，铜的利用率低。 2）制造困难，工艺性和经济性不好。 ;三、鼓形绕组 ; 1.4 电机磁场、电枢反应与换向;电角=极对数×机械角（几何角）= 直流电机电枢磁场轴线与磁极主磁场轴线的夹角为90°电角。 电磁转矩为 直流电动机转矩最大。 ;二、电枢反应 气隙磁场是磁极磁场 和电枢磁场的合成磁场。 由于电枢磁场的存在， 使气隙中的合成磁场与 磁极磁场的大小、方向 不同，这一现象叫 电枢反应。 ;物理中性面：气隙磁密为零或最小的位置。 几何中性面：相邻磁极之间的几何对称面。 电枢反应的表现： 1）磁场扭斜：气隙合成磁场的物理中性面逆着电动机旋转方向偏转。几何中性面有磁场。 2）去磁作用：半个极下磁场增加，另半个极下减小。由于磁路接近饱和，磁通的增加值小于磁通的减少值，总磁通将有所减小。;由于磁路接近饱和，磁通的增加值小于磁通的减少值，总磁通将有所减小。 ;三、换向 被电刷短路的过程。 换向时在电刷下可能 产生火花，影响电机工作。换向火花还产生高频电磁波。 转速和电枢电流越大，换向火花越大，因此直流电机的转速及电枢电流的最大值都要受换向条件的限制。 ;换向火花产生的电磁方面的原因：换向元件中产生电势和电流。 1）换向前后电流方向变化，产生自感电动势 ，方向与换向前电流的方向一致。 电枢反应使气隙合成磁场扭斜后，位于磁极几何中性面上的换向元件切割合成磁场的磁力线，或，换向元件切割电枢电流的磁通产生的感应电势 ，由右手定则可知其方向与方向相同。 换向元件中的总电势 。 换向元件中产生了附加电流 。换向结束的瞬间，电流发生突变，由于绕组电感的作用，产生很大的感应电势，使电刷与换向片间产生火花。电枢电流越大，电机转速越高，换向元件中的感应电势和附加电流就越大，换向火花也就越强烈。 ;直流电动机运行时允许有轻微的火花，但不允许有强烈的火花。 减小和消除换向火花的方法。 第一，移动电刷，将电刷逆着电枢旋转方