第17章 直流电机的工原理和主要结构.ppt

第5篇 直 流 电 机 第17章 直流电机的工原理 和主要结构 17.1直流电机的主要结构： 如图所示， 直流电机由静止的部分定子和旋转的部分转子两大部分构成： 1.定子部分：定子包括机座、主磁极、换向极和电刷装置等。 1）主磁极：在大多数直流电机中，主磁极是电磁铁，为了尽可能的减小涡流和磁滞损耗，主磁极铁心用1～1.2mm厚的低碳钢板叠压而成。整个磁极用螺钉固定在机座上。 主极的作用是在定转子之间的气隙中建立磁场,使电枢绕祖在此磁场的作用下感应电动势和产生电磁转矩. 2）换向极：换向极又称附加极或间极,其作用是用以改善换向。换向极装在相邻两主极之间，它也是由铁心和绕组构成。 3）机座：一是作为电机磁路系统中的一部分，二是用来固定主磁极、换向极及端盖等，起机械支承的作用。因此要求机座有好的导磁性能及足够的机械强度与刚度。机座通常用铸钢或厚钢板焊成。 4）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。 2.转子部分：转子又称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等。 1）电枢铁心：示电机主磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时 电枢铁心中因磁通变化而引起的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。 2）电枢绕组：电枢绕组是由许多按一定规律联接的线圈组成，它是直流电机的主要电路部分，也是通过电流和感应电动势，从而实现机电能量转换的关键性部件。 17.1.2 直流电机的工作原理： 1.直流发电机的工作原理： 如图所示： 从以上分析可以看出，线圈中的电动势及电流的方向是交变的，只是经过电刷和换向片的整流作用，才使外电路得到方向不变的直流电。直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。 2.直流电动机的工作原理： 从以上分析可见，在直流电动机中，线圈中的电流是交变的，但产生的电磁转矩方向是恒定的。 3、直流电机的可逆性： 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，只是外界条件不同而已。如果用原动机拖动电枢恒速旋转，就可以从电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负载供电；如果在电刷端外加直流电压，则电动机就可以带动轴上的机械负载旋转，从而把电能转变成机械能。这种同一台电机能作电动机或作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。 17.1.3直流电机的额定值： 为了使电机安全可靠地工作，且保持优良的运行性能，电机厂家根据国家标准及电机的设计数据，对每台电机在运行中的电压、电流、功率、转速等规定了保证值，这些保证值称为电机的额定值。直流电机的额定值有： 1．额定容量 （功率）（kW） 2．额定电压 （V）； 3．额定电流 （A）; 4．额定转速 （r／min）； 5．励磁方式和额定励磁电流 （A） 注意：额定容量，对直流发电机来说，是指电刷端输出的电功率，对直流电动机来说，是指轴上输出的机械功率。 所以，直流发电机的额定容量为： 而直流电动机的额定功率为： 17.2 直流电机的电枢绕组 电枢绕组是直流电机的核心部分，在电机的机电能量转换过程中起着重要的作用。 因此，电枢绕组须满足以下要求： 在能通过规定的电流和产生足够的电动势前提下，尽可能节省有色金属和绝缘材料， 并且要结构简单、运行可靠等。 17.2.1 名词术语介绍 （1）极轴线：磁极的中心线； （2）几何中性线：磁极之间的平分线， （3） ：极对数； （4） 极距：在电枢铁心表面上，一个极所占的距离。可用槽数表示， （槽），式中Z为电枢总槽数； （5）元件（线圈）：是绕组的一个基本单元，可为单匝，也可为多匝， （6）元件节距 （第一节距）：元件两条边的距离，以槽数计，总是整数, 整数 :是使凑成整数的分数。 7）合成节距 8）换向器节距 通常用换向片数K来表示。 17.2.2 单叠绕组 元件依次相连，元件的出线端接到相邻的换向片上， 第一个元件的下层边（虚线）连接着第二个元件的上层边，它放在第一元件上层边相邻的第二个槽内。下面通过例子说明单叠绕组如何连接，有何特点。 例:已知某直流电机的极对数 =2 ,槽数 件数S及换向片数为 ,试画出单叠绕组展开图。 解：1．计算绕组数据 因为是单叠，所以 2．画绕组展开图: （1