船舶电气系统全套课程课件第五章直流电机幻灯片.ppt

第五章 直流电机 §5—1．直流电机的构造及励磁方式 §5—2．直流电机的基本工作原理 §5—3．直流发电机 §5—4．直流电动机 学习第五章应该注意的点 第五章学习应注意的几个问题： 1. 直流电机由什么组成？换向器的作用是什么？绕组元件中的电量是交流还是直流 ？ 2. 电枢电势和电磁转矩的表达式是怎样的？如何运用它们进行分析计算？ 3. 直流发电机有什么特性 ？直流发电机如何自励起压？ 4. 直流电动机的机械特性有什么特点？为什么直流电动机通常不能直接起动？ 本章的计算任务主要是： 根据电压平衡方程和有关特性进行计算。 比较难理解的点： 1. 直流电机电刷位置；2. 直流电机电枢反应去磁作用。 §5-1.直流电机的构造及励磁方式 本节的主要内容有三部分： 构造： 主要点：主要组成及作用，如换相器等。 铭牌数据： 参数个数、数据含义。 励磁方式： 种类。 基本构造：—— 定、转子 。 电刷、换向器作用： —— 起机械整流器作用 。后续基本原理中进一步介绍（元件交流，电刷两端直流）。 注意：各部件的作用。 一、构造 风叶 磁极 电刷 电枢转子 转轴 换向器 换向片 压紧环 电枢绕组 绕组端部 结构细说 注：书P.62. 图5-1-1的电机是较大型的电机，其电枢绕组中间开有通风槽。 换向器 电枢绕组 另外一半电枢绕组也构成另外一条支路。 不管电枢如何转动，一条支路中绕组感应的总电势大小基本不变（微小脉动）。 二、主要铭牌数据 铭牌数据： —— 额定容量、电压、电流、转速、励磁（电压、电流）等。 —— 书P.64。 额定容量：都是指输出。 发电机：电枢绕组输出的电功率； 电动机：转子轴上输出的机械功率。 额定励磁电流：—— 额定负载时励磁绕组通过的励磁电流。通常由励磁回路串联的变阻器调节。 通常还标明励磁电压——以备采用与电枢电压不同等级时参考。 励磁方式：他励、并励、串励和复励4 种。 复励：（从磁通叠加效果看）积复励、差复励；（从绕组连接情况看）长复励、短复励。 积复励：平复励、过复励、欠复励。直流电动机不能采用差复励，直流发电机不能采用串励。 [第一节要点]：基本结构（电刷、换向器作用）；铭牌数据；励磁方式。 三、励磁方式 §5-2.直流电机的基本工作原理 本节的主要内容有三部分： 基本工作原理 ： 主要点：注意元件和电刷两端电量的性质；注意：“电刷”、“换向器”的作用。 电势和转矩 ： 掌握电势和转矩的计算公式。P.66.式（5-2-1）、（5-2-2）。 电刷位置 ： 注意分清：“实际空间位置”和“短接元件边位置”。 一、工作原理 电刷A总是与处于正电位的换向片接触，而电刷B总是与处于负电位的换向片接触。虽然bc和de感应的电势是交变的，但电刷AB两端的电压却是直流的。 实际直流电机的换向片较多，电刷和换向器配合起机械整流器的作用。 电刷和换向器配合：每个绕组元件内部感应电势是交流的，但，一对电刷之间电势等于一个支路中各绕组电势之和，因此，电刷间的电势为合成电势，是一个脉动的直流电势。 二、恒定的电动势和电磁转矩 并联支路图说明，转子旋转后电枢绕组所有元件被两个电刷所平分为2 个支路（1 对极），当n或Ia不变，电刷之间串接的绕组电势或产生电磁转矩不变（书P.66.公式）。 电势公式：E=Ke?n，式（5-2-1） 转矩公式：T=KT?Ia ，式（5-2-2） Ke与KT关系是常数：Ke=pN/60a；KT=pN/2πa。∴Ke/KT=π/30≈1/9.55。 N：总有效导体数，a：并联支路对数，p：极对数。 电刷放置的原则： 为了感应最大电势或产生最大电磁转矩，电刷所短接的（换向）元件的两个边应处于磁通最弱（几何中性线）的位置上。 电刷的位置： 1. 实际位置：磁极的正中（说明不了原理等问题）。 2. 示意图位置：直接放在几中线的元件上。 三、电刷的正确位置 展开图上位置 原理图上位置 电刷与磁极的相对位置不变 换向定义：从一条支路换到另一条支路，元件内的电流改变方向。元件必须经过电刷短接后才能进入另一条支路，换向元件中若存在电势则短接时会产生火花 —— 电磁原因（还有机械、电化学等原因）。 换向火花危害：烧坏换向器、绕组，过热、引爆引燃。 换向火花克服：（通过磁极尖增、去磁电枢反应的情况说明）：1. 换向极；2. 移动电刷（与转向有关，发电机和电动机正好相反）。—— 见书P.67 图5-2-4，注意：发电机和电动机的电流