城市轨道交通车辆电机电器（第二版）：直流电机基本知识PPT教学课件.pptx

项目一直流电机基本知识;能力目标

①能够认识直流电机各部件结构；

②能够进行直流电机的维护；

③能够进行直流电机的拆装。;知识目标

①掌握直流电机的工作原理；

②掌握直流电机的工作特性；

③掌握直流电动机启动、反转、调速和制动的方法；

④了解直流电动机的磁场。;素质目标

①培养学生系统思考的能力；

②培养学生团队合作能力；

③培养学生的责任意识、安全意识、规范意识；

④培养学生自觉遵守操作规范和服务规范的意识；

⑤培养学生的爱国主义情怀；

⑥培养学生的民族自豪感和自尊心。;任务一认识直流电机结构

【任务导入】

城市轨道交通车辆上哪些地方用到了直流电机？平时我们说的电动机和发电机有什么区别呢？它们又是如何工作的？

【任务准备】

设备

直流电机模型和小型直流电机实物。

;

;作直流电动机运行时，则将直流电能转换成机械能输出；

作直流发电机运行时，将机械能转换成直流电能输出。

其原因是电机本身是机械能和电能互相转换的设备，是按照电磁感应原理为依据的，只是在不同的客观条件下，表现出不同的运行工况。

通常使用直流电动机作为原动机来拖动工作机械。直流发电机作为直流电源向负载供电。;;二、直流电机的模型结构;;由左手定则，通电线圈在磁场的作用下，受到电磁力;;电刷;1．感应电动势的产生

当直流发电机的电枢被原动机拖动，并以恒速逆时针方向旋转时，线圈两个有效边和将切割磁力线，而感应产生电动势。

其方向用右手定则确定。

线圈内部为一交变电动势，但电刷引出的电动势方向始终不变，为一单方向的直流电动势。;2．感应电动势的波形

根据电磁感应定律，每根导体产生的感应电势为：

（V）（1-2）

设想将电枢从外圆某一点沿轴切开，把圆周拉成一直线作为横坐标，纵坐标表示磁密，而绘出的分布曲线如图所示，为一梯形波。;多个线圈电刷两端的电动势波形;3.直流发电机产生的电磁转矩

当直流发电机电刷两端获得直流电动势后，若接上负载，便有一电流流过线圈，电流与电动势的方向相同。同时，载流???体在磁场中必然产生一电磁力

其方向用左手定则确定。

电磁力对转轴形成一电磁转矩，与电枢旋转的方向相反，起到了阻碍作用，故称为阻转矩。

直流电机要维持发电状态，原动机就必须输入机械能克服电磁转矩，正是这种不断的克服，实现了将机械能转换成为电能。

由此可见，直流电机具有可逆性;五、直流电机的结构;直流电机结构图

1—直流电机总成；2—后端盖；3—通风器；4—定子总成；

5—转子（电枢）总成；6—电刷装置；7—前端盖;（2）主磁极

作用：当励磁绕组中通入直流电流后，铁心中即产生励磁磁通，并在气隙中建立励磁磁场。

主磁极由磁极铁芯和励磁绕组组成。

主极铁心一般用1～1.5mm厚的薄钢板冲片叠压后再用铆钉铆紧成一个整体;1．定子;1．定子;2．转子;2．转子;2．转子;六、直流电机的额定值;任务二分析直流电机感应电动势和电磁转矩

【任务导入】

我们打开一台直流电机，会看到有励磁绕组和电枢绕组等，它们之间是什么样的关系？电机离不开磁场来实现能量转换，内部的磁场又是怎样的呢？;任务二分析直流电机感应电动势和电磁转矩

【任务准备】

设备

直流电机模型。

;学习活动分析直流电机感应电动势和电磁转矩

一、直流电机的励磁方式;一、直流电机的励磁方式;二、直流电机的空载磁场;2.电机的磁化曲线

电机的磁化曲线是指电机主磁通与励磁磁势的关系曲线。

电机中主磁通所经过的路径绝大部分由铁磁材料构成，当铁磁材料磁化时具有饱和现象，导磁系数不为常数，磁阻是非线形的。如图所示。

;3.气隙磁密分布曲线

在研究电机时，不但要知道每极磁通的大小，还需要知道主极下气隙中每一点磁密的大小，即气隙磁密的分布情况。

主极磁场在主极轴线两侧对称分布，因此主极磁场的轴线为主极轴线。

磁密曲线所包围的面积，即为主极磁通。由于磁通是有方向的，所以也有正、负，一般定为极下磁密为正，极下磁密为负。;电枢磁场：直流电机负载运行时，电枢绕组中通过电流，

所产生的磁场称为电枢磁场。;1.电刷在几何中心线上;;四、电枢反应;四、电枢反应;五、直流电机的感应电动势

直流电机的感应电动势是指电机正负电刷间的电动势。

感应电动势的大小，不仅取决于磁通量的大小和转速的高低，还和绕组的导体数和连接方法有关。

设电枢绕组线圈数为S，一个线圈的匝数为Na，则电枢导体总数N为

支路电动势即电机的感应电动势为：

可知：

①直流电机的感应电动势，是指电枢表面圆周上固定位置（电刷间）的电枢线圈中感应电势之和，仅与电刷间磁通的大小，电枢转速及电机的结构有关。