本章主要讨论直流电机的基本结构和工作原理.ppt

* 本章主要讨论直流电机的基本结构和工作原理，讨论直流电机的磁场分布、感应电动势、电磁转矩、电枢反应及影响、换向及改善换向方法，分析直流发电机的运行特性和直流电动机的工作特性。 第一章 直流电机 优点：起动性能和调速性能好，过载能力大。 缺点：存在电流换向问题，结构工艺复杂，是由有色金属多，价格昂贵，运行可靠性差。 1.1 直流电机的基本工作原理和结构 1.1.1 直流电动机的工作原理 1）直流电动机的物理模型图解释 其中固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。在电枢铁心上电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。 2）直流电动机工作原理 直流电动机与发电机的结构相同。当给电刷AB旋加一直流电压，导体12中就有电流流过，由电磁力定律可知导体会受到电磁力作用。处于N极下的导体与电刷A接触，电流总是向里流，产生电磁力矩为逆时针；处于S极下的导体与电刷B接触，电流总是向外流，产生电磁力矩仍为逆时针。转子在该电磁力矩作用下开始旋转向外输出机械功率。 3）工作原理总结 综上可知，通过换向器配合电刷的机械换向作用将外部的直流电流变成直流电动机电枢绕组大小不变、极性交替变化的交变电流，这才使得电枢绕组在稳恒磁场中受到方向不变的转矩作用，从而带动转子旋转，将电能转化为机械能。 1.1.2 直流发电机原理 直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。 当原动机驱动电机转子逆时针旋转时同，线圈12将产生感应电动势。如下图，导体1在N极下，高电位接电刷A ，；导体2在S极下，低电位接电刷B ；电刷A极性为正，电刷B极性为负。导体转过180度，导体2在N极下，高电位接电刷A ，；导体1在S极下，低电位接电刷B ；仍然是电刷A极性为正，电刷B极性为负，将内部交变的感应电动势变成外部的直流电压，向负载供电。 一台直流电机，原则上既可以做直流电动机运行，又可以做直流发电机运行，这叫做直流电机的可逆原理。 1.1.3 直流电机的结构 直流电动机结构：主要由定子、转子（电枢）两大部分组成 一、直流电动机定子部分： 直流电机的定子由主磁极、机座、换向极、端盖和电刷装置等部件组成。 主磁极 ：主要作用是建立主磁场。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。 换向极：主要作用是改善换向，安装在两相邻主磁极之间，是由换向极铁心和套在铁心上的换向极绕组构成。? 机座 ——机座有两个作用，一是作为主磁极的一部分，二是作为电机的结构框架。 机座中作为磁通通路叠部分称为磁轭。机座的两端装有端盖。 端盖 —— 端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支撑转子，将定转子连为一体。同时端盖对电机内部还起防护作用。 电刷装置——电刷装置是电枢电路的引出（或引入）装置，它由电刷，刷握，刷杆和连线等部分组成。 直流电动机转子部分： 转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承、风扇等。 电枢铁心 —— 电枢铁心既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部分；电枢绕组就嵌放在电枢铁心的槽内。为减少电枢铁心内的涡流损耗，铁心一般用厚0.5mm且冲有齿、槽硅钢片叠压夹紧而成。 电枢绕组——电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥善地绝缘（右图），并用槽楔压紧。 换向器——在直流电动机中，换向器起逆变作用，因此换向器是直流电机的关键部件之一。换向器由许多换向片排成一个圆筒，其间用云母片绝缘，两端再用两个V形环夹紧而构成。 三、铭牌数据： 额定值 是制造厂对各种电气设备在指定工作条件下运行时所规定的一些量值。在额定状态下运行时，可以保证各电气设备长期可靠地工作。并具有优良的性能。额定值也是制造厂和用户进行产品设计或试验的依据。额定值通常标在各电气的铭牌上，故又叫铭牌值。 1、直流电动机的主要额定值主要有： ⒈额定功率 PN：对于直流电动机， PN是指电动机轴上输出的机械功率，所以公式中还应有效率ηN存在。 PN