电机基础知识直流电机原理.ppt

在电动机中换向器和电刷的作用 换向器和电刷的共同作用是： 1、保证了每个磁极下线圈边中的电流始终是一个方向，使电动机能连续的旋转。 2、将刷间的直流电逆变成线圈中的交流电； 3、把外面不转的电路与转动的电路连接。 思考：若无换向器，会出现什么结果？ 分析 ωt=0°时，A端为☉，与之相接触的电刷B1为+，X端为⊕，与之相接触的电刷B2为-；当电枢旋转了180°后，在上图b中ωt=180°时，X端旋转到N极下，X端为☉，A端旋转到S极下，A端为⊕。 换向器和电刷作用 从分析中可得出：N极下导体电势指向纸外，电刷B1总为+；S极下导体电势指向纸内，电刷B2总为-，不难看出，线圈中的电势是交流电势，而通过换向器的作用，使电刷间的电势为直流电势。 换向器和电刷的共同作用：①将线圈中的交流电势整流成刷间的直流电势；②把转动的电路与外面不转的电路连接。 从刷间电势波形看，电势脉动很大，为了减小电势的脉动程度，实际电机采用很多元件组成电枢线圈，均匀分布在电枢表面，并按一定规律连接，刷间串联元件数增多，脉动减小，就得到所需的直流电。 直流电机结构 定子、转子和气隙 定子：在空中固定不动的部分（主磁极、电刷等）称为定子。 转子：随转轴转动的部分（线圈、电枢铁芯、换相器等）称为转子（或称为电枢）。气隙：定、转子之间有一空隙，称为气隙。 2、转子（电枢） 转子由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴等组成。 电枢铁芯一般用0.5mm涂过绝缘漆的硅钢片叠压而成，作用是嵌放电枢绕组，同时它又是电机主磁路的一部分。 换向器 换向器由许多相互绝缘的换向片组成，作用是将电枢绕组中的交流电整流成刷间的直流电或将刷间的直流电逆变成电枢绕组中的交流电。 换向片和换向器 换向片和换向器 注意： 1、串励电动机不允许在空载或负载很小的情况下运行。 2、在同样的起动电流下能得到比并励电动机更大的起动转矩。即起动性能好。 3、复励直流电动机的工作特性： 复励电动机通常接成积复励，它的工作特性介乎并励与串励电动机的特性之间。如果并励磁动势起主要作用，它的工作特性就接近并励电动机；如果串励磁动势起主要作用，它的工作特性就接近串励电动机。因为有并励磁动势的存在，空载时没有飞车的危险 ，复励电动机的转速特性如图所示。 二、直流发电机的特性 （一）空载运行 1.空载特性 空载特性是指原动机的转速n=nN，输出端开路，负载电流I=0（Ia=0）时，电枢端电压与励磁电流之间的关系，即：U0=?（If0） 空载时， 。由于 ，因此空载特性实质上就是 。由于 正比于 ，所以空载特性曲线的形状与空载磁化特性曲线相同。 实验接线图 空载特性可以由实验测出，实验接线图如所示。 发电机空载特性 二、直流电机的空载磁场 空载：发电机出线端没有电流输出，电动机轴上不带机械负载，即电枢电流 的状态。那么 ，这时的气隙磁场，只由主磁极的励磁电流 所建立，所以直流电机空载磁场是指励磁磁势单独建立的磁场，所以又称励磁磁场。 即空载的气隙磁场=励磁磁场=空载磁场 右图为一台四极直流电机空载时的磁场示意图。 当励磁绕组的串联匝数为 ，流过电流为 ，每极的励磁磁动势为： 空载时直流电机的磁场分布： 主磁通：经过主磁极、气隙、电枢铁心及机座构成磁回路。它同时与励磁绕组及电枢绕组交链，能在电枢绕组中感应电动势和产生电磁转矩，称为主磁通 。 漏磁通：仅交链励磁绕组本身，不进入电枢铁心，不和电枢绕组相交链，不能在电枢绕组中感应电动势及产生电磁转矩，称为漏磁通 。 特点：1）由同一个磁动势所产生 2）所走的路径不同，这就导致了他们对应磁路上所产生的磁场的分布规律不同，在这里，气隙磁场的大小和分布直接关系到电机的运行性能，所以，这一点将是我们主要研究的方向。 直流电机中，主磁通是主要的，它能在电枢绕组中感应电动势或产生电磁转矩，而漏磁通没有这个作用，它只是增加主磁极磁路的饱和程度。在数量上，漏磁通比主磁通小得多，大约是主磁通的20%。 空载时，励磁磁动势主要消耗在气隙上。当忽略铁磁材料的磁阻 时，主磁极下气隙磁通密度的分布就取决于气隙的大小和形状。 磁极中心及附近的气隙小且均匀，磁通密度较大且基本为常数，靠近极尖处，气隙逐渐变大，磁通密度减小；极尖以外，气隙明显增大，磁通密度显著减少，