电机学课件-直流电动机、直流发电机.pptVIP

直流电动机与直流发电机欢迎来到直流电动机与直流发电机的深入探讨。本课程将带您了解这两种重要的电气设备的工作原理、结构和应用。

绪论电机的重要性电机是现代工业和日常生活中不可或缺的设备。它们将电能转换为机械能，或反之。历史发展从法拉第的发现到现代高效电机，电机技术经历了长足的进步。应用广泛从小型家用电器到大型工业设备，电机无处不在。

电磁感应1法拉第发现1831年，迈克尔·法拉第发现了电磁感应现象。2基本原理磁场变化或导体切割磁力线时，会在导体中产生感应电流。3应用电磁感应是发电机和电动机工作的基础原理。

洛伦兹定律定义洛伦兹力是带电粒子在电磁场中受到的力。它决定了电机中导体受力的大小和方向。公式F=q(E+v×B)，其中F为力，q为电荷，E为电场强度，v为速度，B为磁感应强度。

电动势的产生磁场创建稳定的磁场。导体运动导体在磁场中切割磁力线。电子移动自由电子在导体内移动。电动势形成导体两端产生电位差。

电机原理电磁转换电机将电能转换为机械能，或将机械能转换为电能。磁场相互作用定子和转子的磁场相互作用产生转矩。能量守恒输入能量等于输出能量加上损耗。反电动势电动机运转时产生的反向电动势影响其性能。

直流电动机的主要部件定子提供稳定磁场的固定部分。转子能够旋转的部分，包含电枢绕组。换向器将直流电转换为交流电的装置。电刷将电流传递到转子的碳制接触件。

直流电动机的基本工作原理1通电电流通过电刷进入电枢绕组。2产生力电流与磁场相互作用产生洛伦兹力。3转动洛伦兹力使转子旋转。4换向换向器改变电流方向，保持转子持续旋转。

电动机的励磁1永磁式使用永久磁铁提供磁场。2他励式使用独立电源提供励磁电流。3并励式励磁绕组与电枢并联。4串励式励磁绕组与电枢串联。5复励式并励和串励的组合。

电动机的转矩特性转矩公式T=K*Φ*Ia，其中T为转矩，K为常数，Φ为磁通量，Ia为电枢电流。影响因素磁场强度电枢电流大小电机结构

电动机的速度特性空载速度由励磁电流和电枢电压决定。负载影响负载增加会导致速度略有下降。反电动势影响实际运行速度。调速方法通过改变电枢电压或磁通量调节速度。

电动机的机械特性定义机械特性是指电动机转速与转矩之间的关系。特性曲线不同类型电动机有不同的特性曲线形状。应用选择根据负载需求选择合适的电动机类型。影响因素电源电压、励磁方式和负载类型都会影响机械特性。

直流电动机的调速方法改变电枢电压通过调节电枢电压来改变电机速度。改变磁通量通过调节励磁电流来改变磁通量，从而改变速度。串联电阻调速在电枢回路中串入可变电阻来调节速度。脉宽调制（PWM）使用PWM技术来控制电机的平均电压，实现无级调速。

直流电机的基本类型永磁式结构简单，效率高，但功率有限。并励式速度稳定，适用于恒速负载。串励式起动转矩大，适用于牵引电机。复励式兼具并励和串励的优点，应用广泛。

直流发电机的工作原理1机械能输入外部动力源驱动转子旋转。2磁场切割转子绕组切割磁力线。3感应电流绕组中产生交变感应电流。4整流通过换向器将交流转换为直流。

直流发电机的结构主要部件定子（磁极）转子（电枢）换向器电刷辅助部件轴承端盖散热装置保护外壳

直流发电机的性能特性空载特性反映励磁电流与感应电动势的关系。外特性描述负载变化时端电压的变化。调节特性保持端电压恒定所需的励磁电流变化。效率特性反映发电机在不同负载下的效率变化。

直流发电机的励磁方式1他励式使用外部电源提供励磁。2并励式励磁绕组与电枢并联。3串励式励磁绕组与负载串联。4复励式并励和串励的组合。

发电机的并联运行1同步确保发电机的电压、频率和相位一致。2并入通过并车开关将发电机并入系统。3负载分配调整每台发电机的输出，实现合理的负载分配。4监控持续监控系统稳定性和各台发电机的运行状况。

相关应用场景

发电机的调速方法调节原动机输入通过控制蒸汽、水流或燃料输入来调节转速。励磁控制调整励磁电流来影响发电机的输出特性。电子调速器使用精确的电子控制系统来维持稳定的转速。负载调节通过调整负载来间接影响发电机的运行状态。

直流电动机的控制启动控制限制起动电流，防止损坏电机。速度控制通过改变电枢电压或磁场强度调节速度。转向控制改变电枢电流方向实现正反转。制动控制利用电气制动方法快速停止电机。

发电机的励磁控制自动电压调节器（AVR）监测输出电压，自动调整励磁电流，维持稳定电压。手动控制通过人工调节励磁电阻或变压器来控制励磁电流。

直流电动机的保护过流保护防止电机因过载或短路而损坏。过热保护监测温度，防止绕组过热。过速保护防止电机超过安全转速。绝缘保护监测绝缘电阻，防止绝缘击穿。

发电机的保护短路保护快速断开故障回路，防止大电流损坏设备。过载保护防止长时间超负荷运行导致的损坏。反功率保护防止发电机作为电动机运行。失磁保护检测励磁故