直流电机20.ppt

第二章 直流电机;1.了解直流电机主要结构，注意换向器和电刷的作用； 2.熟悉直流发电机和电动机基本工作原理，熟悉电枢反应，理解感应电势和电磁转矩这两个机电能量转换要素的物理意义，掌握求解它们的计算方法； 3.掌握直流电机的运行原理，电势、转矩平衡方程式，以及不同励磁方式的直流电机的工作特性； ;重点：直流电机的基本平衡方程式和工作特性。 难点：电枢反应。;二、直流电机的主要结构;一、直流电机的工作原理;在电动机中换向器和电刷的作用;直流发电机工作原理;分析;换向器和电刷作用;电刷B1与B2间的电动势波形图; 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发电机对负载供电；如果在电刷端外加直流电压，则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，成为电动机。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。;;直流电机结构;定子、转子和气隙;主磁极与换向极示意图;2、转子（电枢）;换向器;换向片和换向器; 2-2 直流电机的铭牌数据 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. 额定励磁电压 (V) 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：;;第一节距 ：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。;; 一台直流电动机的绕组数据为：极对数p=2，槽数Q为16，元件数S等于换向片数K，都为16，即Q=S=K=16；y1=4，yc=1。 单叠绕组的展开图是把放在铁心槽里、构成绕组的所有元件取出来画在一张图里，展示元件相互间的电气连接关系及主磁极、换向片、电刷间的相对位置关系。;绕组的并联支路电路图;三、单波绕组; 两个串联元件放在同极磁极下，空间位置相距约两个极距；沿圆周向一个方向绕一周后，其末尾所边的换向片落在与起始的换向片相邻的位置。;单波绕组的并联支路图;作业：2-1 思考：2-2; 2-4、直流电机的励磁方式及磁场 一、直流电机的励磁方式;; 右图为一台四极直流电机空载时的磁场示意图。;;特点：1）由同一个磁动势所产生 2）所走的路径不同，这就导致了他们对应磁路上所产生的磁场的分布规律不同，在这里，气隙磁场的大小和分布直接关系到电机的运行性能，所以，这一点将是我们主要研究的方向。; 直流电机中，主磁通是主要的，它能在电枢绕组中感应电动势或产生电磁转矩，而漏磁通没有这个作用，它只是增加主磁极磁路的饱和程度。在数量上，漏磁通比主磁通小得多，大约是主磁通的20%。; 空载时，励磁磁动势主要消耗在气隙上。当忽略铁磁材料的磁阻时，主磁极下气隙磁通密度的分布就取决于气隙的大小和形状。; 为了感应电动势或产生电磁转矩，直流电机气隙中需要有一定量的每极磁通 ，空载时，气隙磁通 与空载磁动势 或空载励磁电流 的关系，称为直流电机的空载磁化特性。如右图所示。;三、 直流电机负载时的磁场及电枢反应;; 右图为一台电刷放在几何中性线的两极直流电机的电枢磁场分布情况。;;如果认为直流电机电枢上有无穷多整距元件分布，则电枢磁动势在气隙圆周方向空间分布呈三角波，如图中 所示。;2、直流电机的电枢反应;电枢磁场磁通密度分布曲线;由图可知，电刷在几何中性线时的电枢反应的特点：;2、当电刷不在几何中性线上时;电刷不在几何中性线时的电枢反应可用下列表格说明;; 2-4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩;二、直流电机的电磁转矩;一、 直流电机的基本方程 ;;二、转矩方程;例题2-1一台并励直流发电机数据为：PN=82kW，UN=230V，nN=970r/min，电枢绕组总电阻Ra=0.0259Ω，并励绕组内阻Rf=22.8Ω，额定负载时，并励回路串入的调节电阻RfΩ=3.5Ω，一对电刷压降2ΔU=2V，pFe+pm=2.5kW，附加损耗pad=0.005PN，试求额定负载时，发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率。 解：（1）求电磁功率 励磁电流为： 额定负载电流为：;电枢电流为： 电枢电势为： 电磁功率为： （2）求输入功率;（3）求电磁转矩 （4）求