电机及拖动基础 1、直流电机.ppt

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电机及拖动基础1、直流电机要点

电机及拖动基础 第1章 直流电机 直流电机是实现直流电能和机械能互相转换的电气设备。其中将直流电能转换为机械能的叫做直流电动机,将机械能转换为直流电能的叫做直流发电机。 直流电动机的主要优点是起动性能和调速性能好,过载能力大,因此,应用于对起动和调速性能要求较高的生产机械。例如大型机床、电力机车、内燃机车、城市电车、电梯、轧钢机、矿井卷扬机、船舶机械、造纸机和纺织机等都广泛采用直流电动机作为原动机。 直流电机的主要缺点 直流电机的主要缺点是存在电流换向问题。由于这个问题的存在,使其结构、生产工艺复杂化,且使用有色金属多,价格昂贵,运行可靠性差。随着近年电力电子学和微电子学的迅速发展,将来在很多领域内,直流电动机将逐步为交流调速电动机所取代,直流发电机则正在被电力电子器件整流装置所取代。不过在今后一个相当长的时间内,直流电机仍在许多场合继续发挥作用。 直流电机的用途 1.1 直流电机结构及工作原理 手摇直流发电机的模型 直流发电机的模型图 直流发电机的旋转 当转子在原动机的拖动下按逆时针方向匀速旋转时,根据电磁感应定律可知,线圈的有效边ab和cd切割磁力线,线圈中将产生感应电动势。在图1-1(a)所示时刻,用右手定则可确定电动势方向为d→c→b→a。于是对外电路来说,电刷A呈正电位,极性为“+”,电刷B呈负电位,极性为“-”。 当线圈旋转180°后,在图1-1(b)所示时刻,电动势方向为a→b→c→d。由于电刷A始终与转到N极下的有效边相接触,电刷B始终与转到S极下的有效边相接触,所以,对外电路来说,电刷A仍呈正电位,极性为“+”,电刷B仍呈负电位,极性为“-”。 直流电动势的输出 由此可见,线圈中的感应电动势虽然改变方向,但电刷引出的电动势方向却始终不变,从而获得直流电动势输出。 显然,只有一个线圈的直流发电机,电刷间的电动势是脉动电动势,且波动太大,不适于做直流电源使用。实际应用的直流发电机,由较多的线圈和换向片组成电枢绕组,这样可以在很大程度上减小其脉动幅值,可以看作是恒定直流电源。 二、直流电动机 直流电动机的模型图 直流电动机的工作原理 直流电动机的换向器由互相绝缘的换向片构成,装在轴上与电枢一同旋转,换向器又与两个固定不动的电刷A、B 相接触,这样当直流电压加于电刷时,换向器的作用使外电路的直流电流改为线圈内的交变电流,这种换向作用称为逆变,以保证每极下导体中所流过的电流方向不变,从而使电机连续的旋转,这就是直流电动机的工作原理。 电机的实际运行方式 实际的直流电动机,电枢圆周上均匀地嵌放许多线圈,相应地换向器由许多换向片组成,使电枢线圈所产生的总的电磁转距足够大并且比较均匀,电动机的转速也就比较均匀。 从以上分析看出:一台直流电机原则上既可以作为电动机运行,也可以作为发电机运行,电机的实际运行方式取决于外界不同的条件。将直流电源加于电刷,输入电能,将电能转换为机械能,作电动机运行;如用原动机拖动直流电机的电枢旋转,输入机械能,将机械能转换为直流电能,从电刷上引出直流电动势,作发电机运行。 电机的可逆原理 同一台电机,既能作为电动机运行,又能作为发电机运行的原理,称为电机的可逆原理。但是在设计电机时,需考虑两者运行的特点有一些差别。例如,如果作发电机用,则应在同一电压等级下,发电机比电动机的额定电压值稍高,以补偿电源至负载沿路的电压损失。 1.2 直流电机的结构及铭牌 直流电机由定子和转子两大部分构成。定子产生磁场,转子产生感应电动势或电磁转矩。 定子部分包括机座、主磁极、换向磁极、端盖和电刷等装置;转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部件, 如图1-3所示。 下面介绍直流电机主要部件的作用与基本结构。 直流电动机的应用—— 起动机 起动机又叫马达,它将蓄电池的电能转化为机械能,驱动发动机飞轮旋转实现发动机的启动。 ? 起动机一般由直流电动机、传动机构和电磁开关三部分组成。 直流电机的结构 直流电机的定子部分 1. 机座 机座既可以固定主磁极、换向极和端盖等,又是电机磁路的一部分(称为磁轭)。机座用铸钢或厚钢板焊接而成,具有良好的导磁性能和机械强度。目前由薄钢板和硅钢片制成的叠片机座,应用也相当广泛。 2. 主磁极 主磁极的作用是建立主磁场,主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁

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