电机与电气控制技术教学课件ppt作者吴敏1章PPT课件.ppt

* 根据机械工业出版社同名教材 制作 第1章 直流电机 1.1 直流电机的主要结构及基本工作原理 1.1.1 直流电机的主要结构 1．定子部分 定子主要由主磁极、机座、换向磁极、电刷装置和端盖组成。小型直流电机的结构如图1–1所示。其剖面图如图1–2所示。 图1–1 小型直流电机的结构 图1–2 小型直流电机剖面图 2．转子部分 直流电机的转子是电机的转动部分，又叫电枢，由电枢铁心、电枢绕组、换向器、电机转轴和轴承等部分组成。 a） b） 图1–7 直流发电机工作原理 a)线圈ab边转到N极下 b) 线圈ab边转到S极下 1.1.2 直流电机的基本工作原 1．直流发电机的基本工作原理 图1–7为直流发电机的工作原理模型。 2．直流电动机的基本工作原理 图1–8是直流电动机的工作原理模型。 b） a） 图1–8 直流电动机的工作原理 a)线圈ab边转到N极下 b) 线圈ab边转到S极下 3．电机的可逆原理 观察图1–7和图1–8可发现，直流发电机和电动机工作原理模型的结构完全相同，但工作原理又不同。 （1）直流发电机。当发电机带负载以后，例如图1–7中电刷两端接一灯泡，就有电流流过负载，同时也流过线圈，其方向与感应电动势方向相同。根据电磁力定律，载流导体ab和cd在磁场中会受力的作用，形成的电磁转矩方向为顺时针方向，与转速方向相反。这意味着，电磁转矩阻碍发电机旋转，是制动转矩。 为此，原动机必须用足够大的拖动转矩来克服电磁转矩的制动作用，以维持发电机的稳定运行。此时发电机从原动机吸取机械能，转换成电能向负载输出。 （2）直流电动机。从图1–8中可知，当电动机旋转起来后，导体ab和cd切割磁力线， 产生感应电动势，用右手定则判断出其方向与电流方向相反。这意味着，此电枢电动势是一反电动势，它阻碍电流流入电动机。 所以，直流电动机要正常工作，就必须施加直流电源以克服反电动势的阻碍作用，把电流送入电动机。此时电动机从直流电源吸取电能，转换成机械能输出。 综上所述，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。一台电机既可作为发电机运行，又可作为电动机运行，电机的结构相同，只是运行的外界条件不同而已，这就是直流电机的可逆原理。 1.2 直流电机的电枢绕组 电枢绕组是由多个形状相同的绕组元件，按照一定的规律连接起来组成的。根据连接规律的不同，绕组可分为单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组及混合绕组等几种形式。如图1–9所示。 图1–9 直流电机的绕组 a）单匝单叠 b）多匝单叠 c）单匝单波 d）多匝单波 a） b） c） d） 1.2.1 单叠绕组 单叠绕组的特点是相邻元件相互叠压，合成节距与换向节距均为1，即 1．单叠绕组的节距计算 第一节距y1的计算公式如下： （1–4） 式中，Z为电机电枢槽数； 为使y1为整数而加的一个小数。 单叠绕组的第二节距的计算公式如下：由第一节距和合成节距之差计算得到，第二节距y2的计算公式如下： （1–5） 2．单叠绕组展开图 展开图是把放在铁心槽里、构成绕组的所有元件均取出来，画在同一张图里，其作用是展示元件相互间的电气连接关系。如图1–11所示。 图1–11 单叠绕组展开图 3．单叠绕组的并联支路图 从图1–11单叠绕组展开图可知，在整个绕组构成的闭合回路中，有几个元件（1、5、9、13）被电刷短接，因此便得到如图1–13所示的电路图。从图1–13中可知，同一磁极下相邻线圈（如N极下的2、3、4三个线圈）依次串联，构成一条支路，也就是说，每一个磁极都有一条对应支路。 图1–13 单叠绕组并联支路图 综上所述，单叠绕组有以下特点： 1）同一主磁极下的元件串联在一起组成一个支路，这样有几个主磁极就有几条支路。 2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使支路感应电动势最大。 3）电刷间电动势等于并联支路电动势，即等于每条并联支路中每根导体电动势之和。 4）电枢电流等于各并联支路电流之和。 1.2.2 单波绕组 单波绕组是直流电机电枢