6.2 直流电机.ppt

* 6.2 直流电机 【本节目标】 了解直流电机的作用。 理解直流电动机的结构和原理。 了解直流电机在汽车上的应用。 直流电机 直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一 直流发电机：机械能——直流电能 直流电动机：直流电能——机械能 直流电动机具有良好的调速性能、较大的起动转矩和过载能力等很多优点，但结构复杂，成本高，运行维护较困难。主要应用于起动和调速要求较高的生产机械中，如金属切削机床，轧钢机、电力机车、起重机、造纸及纺织行业等机械中。 直流电机的基本工作原理与结构 一、直流电机的基本工作原理 1、直流发电机的基本工作原理 基于电磁感应原理：右手定则 产生磁场：（N、S极） 运动导线ab、cd切割磁场 线圈感应电动势——交变 换向整流——电刷间输出直流电动势 直流发电机的工作原理模型 例1-1 如果前图中的直流发电机顺时针旋转，电刷两端的电动势极性有何变化？还有什么因素会引起同样的变化？ 解：直流发电机顺时针旋转时，由右手定则，图示线圈中感应电动势方向为a-b-c-d,通过换向片与电刷的滑动接触，则电刷B极性为正，电刷A极性为负。所以改变电枢转向，可改变电刷间输出电动势极性。 由右手定则可知：决定感应电动势极性的因素有两个，一是改变电枢转向，二是磁场极性，因此改变磁场的极性也可使直流发电机的输出电动势极性改变。 + - N S 注意：电枢转向和磁场极性只能改变其一。 2、直流电动机的基本工作原理 基于电磁力定律：左手定则 载流导体ab、cd 在磁场中产生电磁力f 形成电磁转矩带动转子旋转 换向器作用： 在发电机中起整流作用，使线圈中的交变电动势→电刷间的直流电动势。 在电动机中起逆变作用，使电刷间的直流电→线圈内的交变电，保证电动机的转向恒定。 直流电动机工作原理模型 例1-2 电动机拖动的生产设备常需要作正转或反转运动，如电力机车的前行和倒退，就要求牵引电动机能正、反转。分析前图中的直流电动机如何能反转(顺时针旋转)? 解：图中的电动机模型要顺时针旋转需获得一个顺时针方向的电磁转矩，由左手定则可知：电磁力的方向取决于磁场极性或导体中电流的方向，所以直流电动机获得反转的方法有两个：一是改变磁场极性，二是改变电源电压极性使流过导体的电流方向改变。 注意：两者只能改变其一，否则，直流电动机的转向不变。 - + f f n 改变电源极性（导体电流方向）而反转示意图 二、直流电机的基本结构 1-电枢铁心 2-主磁极 3-励磁绕组 4-电枢齿 5-换向极绕组 6-换向极铁心 7-电枢槽 8-底座 9-电枢绕组 10-极掌(极靴） 11-磁轭（机座） 直流电机的结构图 直流电机的径向剖面示意图 二、直流电机的基本结构 静止部分:定子 旋转部分:转子 中间有气隙 电磁方面：产生磁场和构成磁路。 机械方面：整个电机的支撑。 作用 主要部件：磁极、机座、换向极、电刷、轴承、端盖等 作用 感应电动势和产生电磁转矩， 从而实现能量的转换 主要部件：电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴承和风扇等 主磁极 1、定子部分 产生磁场，N、S 相隔，用p表示极对数 导磁和机械支撑 机座 由磁极铁心和励磁绕组构成,磁极铁心由极身和极靴组成. 作用:改善直流电机的换向，一般电机容量超过1kW时均应安装换向极。 安装在相邻两主磁极之间，用螺钉固定在机座上。 用整块钢制成，也可用厚1~1.5mm厚钢板或硅钢片叠成 1-刷握 2-铜丝辫 3-压紧弹簧 4-电刷块（石墨材料） 换向极 电刷 作用：将旋转的电枢与固定不动的外电路相连，把直流电压和直流电流引入或引出 2、转子部分 材料：为减小磁滞损耗和涡流损耗，电枢铁心 用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成，表面有绝缘层。 作用：通过磁通和嵌放电枢绕组。 电枢铁心 铁心冲片 上层有效边 端接部分 端接部分 下层有效边 线圈首端 线圈尾端 作用：用于产生感应电动势和通过电流，实现机电能量的转换。 电枢线圈 电枢绕组：电枢线圈按一定规律连接形成。其并联支路对数用a表示。 单叠绕组：a=p 单波绕组：a=1 单波、单叠绕组联接示意图 换向器 材料：采用导电性能好、硬度大、耐磨性能好的紫铜或铜合金制成。 作用：实现电刷内外 交直流的转换。 由许多燕尾状的铜片间隔绝缘云母片而成 主极极靴和电枢间的间隙。不均匀。 3、气隙 作用：保证了电机的转子的正常旋转，又是磁路的重要组成部分。 小型电机气隙约为0.7～5mm；大型电机气隙可达5～10mm 。 额定值 (1)额定功率PN：在规定的工作条件下，长期运行允许输出的功率。对于发电机来说，是指正负电刷之间输出的电功率；对于电动机，则是指轴上输出的机械功率。 (2)额定电压ＵN：对发电机来说，是指在额定电流下输出