电机拖动第二章直流电机1.ppt

第二章 直流电机 直流电机的用途 直流电机的特点 直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小； 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑； 直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大； 由于存在换向器，其制造复杂、价格较高、维护困难。 第一节 直流电机的工作原理及结构 直流电动机的工作原理 直流电动机的工作原理 换向器配合电刷对电流的换向作用：将外部的直流电变成了内部的交流电 换向器配合电刷对电流的换向作用，以及图中电刷相对于磁极的位置，保证了：每磁极下电流方向一致?转矩方向一致?连续旋转 线圈边输出方向一致但大小变化的脉振电磁转矩，多个线圈边的合成转矩?稳定旋转 直流电动机工作的几点结论 外施电压、电流为直流，电枢线圈内电流是交流； 线圈中感应电动势与电流方向相反； 线圈是旋转的，电枢电流是交变的，电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的； 产生的电磁转矩与转子转向相同，是驱动性质。 直流发电机的工作原理 直流发电机的工作原理 换向器配合电刷对电流的换向作用：将内部的交流电变成了外部的直流电 换向器配合电刷对电流的换向作用，以及图中电刷相对于磁极的位置，保证了：每磁极下电流方向一致?输出直流电动势； 电刷端输出方向不变但大小变化的脉振电动势，每极下线圈增多?减小脉振程度； 直流发电机工作的几点结论 电枢线圈内电势、电流方向是交流电，电刷间为直流电势； 线圈中感应电势与电流方向一致； 从空间看，电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的磁场； 产生的电磁转矩与转子转向相反，是制动性质。 直流电机的可逆原理 作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋转，拖动生产机械旋转，输出机械能 作为发电机运行——用原动机拖动直流电机的电枢旋转，电刷端引出直流电动势，作为直流电源，输出电能 同一台电机既能作为电动机又能作为发电机运行的原理，称为可逆原理。 第二节 直流电机的铭牌数据 额定容量PN（kW）：输出功率 发电机：指电刷间输出的电功率 电动机：指轴上输出的机械功率 额定电压UN（V）：额定状态下出线端电压 发电机：是输出额定电压 电动机：是输入额定电压 额定电流IN（A）：额定状态下出线端电流 额定电压下，运行于额定功率对应的电流 额定转速nN（r/min）：额定状态下的电机转速 额定电压、电流下，运行于额定功率对应的转速 额定励磁电压UfN（V）、额定励磁电流IfN（A）、励磁方式等等 额定值：能够保证电机长期、正常、安全运行的数值 额定工况：电机运行于额定值的工作状态 欠载运行：电机的运行电流小于额定电流 过载运行：电机的运行电流大于额定电流 第三节 直流电机的绕组 电枢绕组：直流电机的电磁感应的关键部件之一，是直流电机的电路部分，亦是实现机电能量转换的枢纽 对电枢绕组的要求： 在通过规定的电流和产生足够的电势和电磁转矩的前提下，所消耗的有效材料最省，强度高，运转可靠，结构简单等。 缺点分析： 4个线圈，8个换向片，不省材料 线圈互不连接，只有一个线圈得到利用，产生的电磁转矩和感应电动势大小均不足 解决方法：用4个换向片将4个线圈连接起来，相邻线圈的首端和末端连接到1个换向片上，构成一个闭合绕组。 绕组实物图 有关电枢绕组的名词、术语 极轴线：磁极中心线 几何中性线：磁极之间的平分线 极距τ：铁心表面，一个极所占的距离 元件：构成绕组的单个线圈 第一节距y1（元件跨距）： 一个元件两个边的距离 第二节距y2： 元件下层边与相连元件上层边的距离 合成节距y： 相连两个元件对应边的距离 换向器节距yk： 一个元件首末端所连换向片的距离 叠：两个相邻连接的元件，后一元件的端部紧“叠”在前一元件的端部 单：元件首末端所连的两换向片之间的距离为一个换向片的宽度 单叠绕组实例分析 实例：p=2，Z=S=K=16 数据计算： y=yk=1 y1=τ=Z/2p=16/2×2=4 画绕组展开图： 绕组放置： 元件1：上元件边在1槽，下元件边放在5槽下层 元件2：上元件边在2槽，下元件边放在6槽下层 以此类推 安放电刷和磁极： 磁极安放： 由于电机旋转，磁极与槽位没有对应关系 均匀放置 N、S极交替放置 电刷安放： 磁极位置确定后，电刷与磁极有对应关系 电刷放在被电刷短路的元件电势或转矩为零的位置 在磁极的几何中心线上电势或转矩为零 电刷应使被电刷短路的元件位于磁极的几何中心线上 电刷放置在使电刷中心线与主磁极轴线对准的换向片上 结合电刷的放置，得到该瞬时的电路图： 每个极下的元件组成一条支路。即单叠绕组的并联支路数等于电机的极数——单叠绕组的重要特点之一。 单叠绕组的特点 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上 同一磁极下的元件串