电机及拖动系统 课件 第1章 直流电机基本原理与运行分析.pptx

1.直流电机的基本工作原理

2.直流电机的电枢绕组

3.直流电机的磁场

4.直流电机的感应电动势和电磁转矩

5.直流电机的换向

6.直流发电机

7.直流电动机

8.串励和复励直流电动机;1.1.1直流电机的基本结构

1.直流电机的作用及优缺点

直流发电机：可用做化工、冶炼、交通运输以及交直流发电机的

励磁电源。其电动势波形好，电磁干扰小。

直流电动机：多用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、

电气机车、纺织机械等。

直流电机的优点：

（1）调速范围广、调速平滑；

（2）过载能力较强，启动、制动转矩较大；

（3）控制简单。

直流电机的主要缺点：换向问题;2.直流电机的基本结构;(1)定子部分：

机座

主磁极(永磁式,励磁式)

换向极

电刷装置

端盖

(2)转子部分：

电枢/转子铁芯

电枢/转子绕组

换向器

转轴、轴承、风扇等;1.1直流电机的基本工作原理;两极直流电机剖面图;1.1.2直流电机的铭牌数据

额定功率

额定电压

额定电流

额定转速

额定励磁电流

另外，直流电动机轴上输出的额定转矩用表示，计算式为：;例1-1一台直流电动机，额定功率为160KW，额定电压为220V，额定效率为90％，额定转速为1500转/每分，求该电动机额定运行时的输入功率、额定电流及额定输出转距？

解：额定输入功率为

额定电流为

额定输出转距为;1.直流发电机

直流发电机的工作原理是建立在电磁感应定律基础上的。直流发电机是使电机的电枢绕组在直流磁场中旋转感应出交流电，然后经过机械整流得到直流电。

;直流发电机工作原理分析：

原动机拖动电枢逆时针旋转，ab在N极下，cd在S极下

从b→a；从d→c

电刷A为+，电刷B为-

电枢转过180°，ab在S极下，

cd在N极下

从a→b；从c→d

d接A，a接B，A为+，B为-;结论：在直流发电机中：

（1）电枢绕组内为交流电；

（2）通过电刷、换向器后，电刷两端得到的电动势方向不

变，外电路电流方向不变，即输出直流电；

（3）为减少外电路直流电脉动，电枢绕组采用多线圈。;2.直流电动机

直流电动机的工作原理是建立在电磁力定律的基础上。外加直流电源，经过电刷、换向器变成电枢绕组中的交流电，使电机电枢在电磁力的作用下旋转起来。;直流电动机工作原理分析：;;1.2.1电枢绕组的相关概念;绕组元件及嵌放方法如下：(注意：实槽与虚槽的关系);1.2.2单叠绕组;3.绕组展开图;1.2直流电机的电枢绕组;4.单叠绕组元件连接次序;结论：单叠绕组具有以下特点：

(1)元件的两个出线端连接于两相邻换向片上；

(2)位于同一磁极下的各元件串联起来组成一条支路，即并联支路对数等于极对数，；

(3)当元件的几何形状对称时，电刷放在换向器表面上的位置对准主磁极中心线时，正、负电刷间感应电动势为最大，被电刷所短路的元件里感应电动势最小；

(4)电刷杆数/组数等于磁极数；

(5)电枢电压等于支路电压；

(6)电枢电流为各支路电流之和，即(式中为每条支路的电流，即元件中流过的电流)。;1.2.3单波绕组;3.绕组展开图;1.2直流电机的电枢绕组;4.单波绕组元件连接次序;结论，单波绕组具有以下特点：

位于同极性下的各元件串联起来组成一条支路，支路对数

与极对数无关，；

(2)当元件的几何形状对称时，电刷放在换向器表面上的位置对准主磁极中心线时，支路电动势最大（即正、负电刷间电动势最大）；

(3)电刷杆数/组数等于磁极数；

(4)电枢电压等于支路电压；

(5)电枢电流为(式中为支路电流，即元件中流过的电流)。;分析单叠和单波绕组可知

在电机的极对数、元件数以及导体截面积相同的情况下：

(1)单叠绕组并联支路数等于主磁极数，每条支路里的元件数少，适用于较低电压、较大电流的电机；

(2)单波绕组并联支路数等于2，每条支路里的元件数多，适用于较高电压、较小电流的电机。;1.3.1直流电机的励磁方式;四极直流电机空载时的磁场示意图（主、漏磁通）;空载时电机气隙磁密分布情况;3.空载磁化曲线;1.电枢磁动势

直流电机负载运行时，电枢