电工与电子技术 第六章 直流电动机.ppt

第六章 直流电动机 6.1直流电动机的基本原理 6.2直流电动机的构造和励磁方式 6.3直流电动机的工作过程和机械特性 6.4直流电动机的启动、调速和反转 6.1直流电动机的基本原理 图6. 1是直流电动机的基本原理图。在固定的磁极中间放着一个可以绕Z-Z’，轴转动的圆柱形铁心，称之为电枢，铁心外表血嵌放着电枢绕组。绕组的两个引出端分别与两个相互绝缘的圆弧形铜片连接，这两个弧形铜片称为换向器。外加电源通过两只固定的电刷( A, B)分别与换向器片紧密接触，向绕组供给直流电。假定电流从电刷A流入线圈，沿a→b→c→d方向，从电刷B流出，那么，载流的线圈将受到电磁力的推动，其方向按左手定则确定，ab边受向左的电磁力，cd边受向右的电磁力，形成转矩，结果使电枢逆时针转动，如图6. 1 ( a)所示 图6. 1直流电动机基本原理图 6.1直流电动机的基本原理 当电枢转过1800时，电流仍从电刷A流入线圈d→c→b→a方向，从电刷B流出。同理可知，电枢仍为逆时针转动，如图6. 1(b)所示。若要改变其转向，则要将电源的极性改变，电流从电刷B流入，从电刷A流出。 如果将图6. 1中所示外电路的直流电源撤除，改接电气负载，而用某种原动机来拖动电枢旋转，使电枢绕组因切割磁力线而产生感应电动势，经过换向器、电刷与外电路接通，给负载供电。这样，就成为一台直流发电机了。因此，直流电机具有可逆性，即直流电动机不仅可以运行在电动状态，也可以运行在发电状态。 6. 2直流电动机的构造和励磁方式 6. 2. 1直流电动机的基本构造 图6. 2是直流电动机的内部结构图，图6. 3是直流电动机的主要部件直流电动机由静止和转动两大部分组成静止部分(又称定子)主要有主磁极、附加磁极、机座、端盖、轴承和电刷装置等部件，是电动机磁路的主要部分主磁极固定在机座内壁。它的铁心用硅钢片或薄钢板冲制而成，其上套有绕组。主磁极的作用是通入直流电流产生主磁通。 图6. 2直流电动机的内部结构 图6.3自流电动机的主要部件 6. 2直流电动机的构造和励磁方式 附加磁极(又称换向极)，装在相邻两个主磁极之间，也是由铁心和绕组构成的。它的作用是产生大小随负载电流变化而方向不变的附加磁通，用于改善电流换向，减小电刷与换向片表面的接触火花。 机座是电动机的支承部件，用以固定主磁极、附加磁极以及支承整台电动机的重量。它也是主磁通磁路的一部分，一般采用导磁系数大的铸钢或厚钢板制成。 电刷装置主要由电刷和刷架等组件构成，用弹簧把电刷压在转子的换向器上，电刷数一般等于主磁极数，通过电刷把转动的电枢与外电路连接起来。 转动部分(又称转子)主要有电枢铁心、电枢绕组、换向器等部件，是电动机电路的主要部分。 6. 2直流电动机的构造和励磁方式 电枢铁心由互相绝缘的薄硅钢片冲制而成。它的作用是固定电枢绕组，同时也是主磁通磁路的一部分。 电枢绕组嵌在电枢铁心槽中，其作用是生产感应电动势和通过电流，是电动机电路的主要部分，是实现能量转换的枢。 换向器由许多换向片组装而成，固定在转轴上，片与片之间及转轴之间用绝缘层隔开。它的作用是实现电刷两端直流电和电枢绕组中的交流电之间的转换，其结构如图6. 4所示。 功率较大的直流电动机还装有风扇，用以加强散热冷却。 图6. 4直流电动机的换向器 6. 2直流电动机的构造和励磁方式 6. 2. 2直流电动机的励磁方式 直流电动机按励磁绕组和电枢绕组间的连接方式可分为四种:他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机。它们的线路如图6. 5所示。 1.他励电动机 如图6. 5 ( a)所示，电动机的电枢绕组和励磁绕组分别接到不同的电源上。这种电动机需要两套直流电源，所以设备比较复杂，但可以分别进行调节，因此控制比较方便，应用 于自动控制要求比较高的场合。 6. 2直流电动机的构造和励磁方式 2.并励电动机 如图6. 5(ｂ)所示，电动机的励磁绕组和电枢绕组并联接到同一电网上，励磁绕组两端的电压就是电枢绕组两端的电压。并励电动机为了减小励磁绕组内的电损耗，励磁电流人应愈小愈好，通常为额定电流的1%一5%。为了使励磁电流小同时又要保证能产生足够的磁通，所以并励电动机励磁绕组匝数很多，导线很细，具有比较大的阻值。在直流电动机中，并励电动机应用最广。 6. 2直流电动机的构造和励磁方式 3.串励电动机 如图6. 5(ｃ)所示，电动机励磁绕组和电枢绕组串联接到电网上，励磁电流就是电枢电流。为了减小励磁绕组的电压降，要求励磁绕组的电阻愈小愈好。因此励磁绕组由较粗的导线绕成，而且匝数很少。这种电动机具有比较好的启动性能和过负载能力，一般用于吊车、起重设备。 4.复励电动机 如图6. 5 ( d)所示，电动机具有两个励磁绕组，一个与电枢