《电机拖动课件第一章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机拖动课件第一章（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电机拖动课件第一章电机拖动课件第一章第 1 章 直流电机本章主要讨论直流电机的基本结构和工作原理， 本章主要讨论直流电机的基本结构和工作原理，讨论直流电 机的磁场分布、感应电动势、电磁转矩、电枢反应及影响、 机的磁场分布、感应电动势、电磁转矩、电枢反应及影响、换向 及改善换向方法， 及改善换向方法，从应用角度分析直流发电机的运行特性和直流 电动机的工作特性。 电动机的工作特性。 1.1 直流电机的基本工作原理与结构 1.2 直流电机电枢绕组简介 1.3 直流电机的电枢反应 1.4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩 1.5 直流电机的换向 1.6 直流发电机 1.7 直流电动机 思考题与习题第 1
2、 章 直流电机1.1 直流电机的基本工作原理和结构1.1.1 直流电机的主要结构定子 主磁极：产生恒定的气隙磁通， 主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成 换向磁极：改善换向。 换向磁极：改善换向。 电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换 电刷装置：与换向片配合, 机座和端盖：起支撑和固定作用。 机座和端盖：起支撑和固定作用。 电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。 电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。 电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。 电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。 换向器：与电刷装置配合, 换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换 转
3、轴 轴承转子第 1 章 直流电机1.1 直流电机的基本工作原理和结构1.1.2 直流电机的工作原理一、直流发电机工作原理 直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。 直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。 是将机械能转变成电能的旋转机械 右图为直流发电机的物理模型， 右图为直流发电机的物理模型， 为定子磁极，abcd 是固定在可 N、S为定子磁极，abcd 是固定在可 旋转导磁圆柱体上的线圈， 旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连 同导磁圆柱体称为电机的转子或电 线圈的首末端 a 枢。线圈的首末端 a、d 连接到两个 相互绝缘并可随线圈一同旋转的换 向片上。 向片上。转子线圈与外电路的连接 是通
4、过放置在换向片上固定不动的 电刷进行的。 电刷进行的。第 1 章 直流电机当原动机驱动 电机转子逆时针旋 转时同，线圈 abcd 转时同，线圈 abcd 将感应电动势。 将感应电动势。如 右图，导体 ab ab在 右图，导体 ab 在 N 极 点高电位， 下，a 点高电位，b 点低电位；导体 cd 点低电位；导体 cd 极下， 在 S 极下，c 点高电 点低电位； 位，d 点低电位；电 极性为正， 刷 A 极性为正，电刷 极性为负。 B 极性为负。第 1 章 直流电机当原动机驱动电机转子逆时针 如右图。 旋转 1800 后，如右图 导体 ab 在 极下， 点低电位， 导体 ab 在 S 极下，
5、a 点低电位，ab 点高电位；导体 cd cd 在 极下， b 点高电位；导体 cd 在 N 极下，c 点 低电位， 点高电位；电刷 A 低电位，d 点高电位；电刷A 极性 仍为正，电刷 B 极性仍为负。 仍为正，电刷 B 极性仍为负。与电刷 A 接触的导体总是位于 N 与电刷 A 接触的导体总是位于 N 极下，与电刷 B 极下，与电刷 B 接触的导体总是位 极下,电刷 A 的极性总是正的， 于 S 极下,电刷 A 的极性总是正的， 电刷 B 的极性总是负的，在电刷 A 电刷 B 的极性总是负的，在电刷 A、 两端可获得直流电动势。 B 两端可获得直流电动势。 实际直流发电机的电枢是根据实际需
6、要有多个线圈。 实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。线圈分 布在电枢铁心表面的不同位置，按照一定的规律连接起来， 布在电枢铁心表面的不同位置，按照一定的规律连接起来，构成 电机的电枢绕组。磁极也是根据需要 N 极交替旋转多对。 电机的电枢绕组。磁极也是根据需要 N、S 极交替旋转多对。第 1 章 直流电机二、直流电动机工作原理 在磁场作用下， 在磁场作用下，N极性下导体 直流电动机是将电能转变 ab 受力方向从右向左 直流电动机是将电能转变 ab 受力方向从右向左，S 极下导 受力方向从右向左， 成机械能的旋转机械。 成机械能的旋转机械。 cd 受力方向从左向右 受力方向从左向右。
7、体 cd 受力方向从左向右。该电磁 把电刷 A 接到直流电源上， 把电刷 A、B 接到直流电源上， 力形成逆时针方向的电磁转矩。 力形成逆时针方向的电磁转矩。 电刷 A 接正极，电刷 B 接负极。 当电磁转矩大于阻转矩时， 电刷 A接正极，电刷 B 接负极。此 当电磁转矩大于阻转矩时，电机 时电枢线圈中将电流流过。 时电枢线圈中将电流流过。 转子逆时针方向旋转。 转子逆时针方向旋转。第 1 章 直流电机当电枢旋转到右图所示位置时 原 N 极性下导体 ab 转到 S 极 极性下导体 ab 转到 S ab 转到 下，受力方向从左向右，原 S 受力方向从左向右， 极下导体 cd 转到 N 极下， c
8、d 转到 极下导体 cd 转到 N 极下，受力方 向从右向左。 向从右向左。该电磁力形成逆 时针方向的电磁转矩。 时针方向的电磁转矩。线圈在 该电磁力形成的电磁转矩作用 下继续逆时针方向旋转。 下继续逆时针方向旋转。与直流发电机相同， 与直流发电机相同，实际的 直流电动机的电枢并非单一线圈， 直流电动机的电枢并非单一线圈， 磁极也并非一对。 磁极也并非一对。第 1 章 直流电机直流电 动机的 工作原 理示意 图:第 1 章 直流电机1.1.3 直流电机的铭牌数据 额定功率 PN指轴上输出 电动机 发电机 指电刷间输出的 额定条件下电机 的机械功率 额定电功率 所能提供的功率 额定电压 U N
9、在额定工况下， 在额定工况下，电机 出线端的平均电压额定电流 I N额定功率时对应的电流 在额定电压、额定电流下， 在额定电压、额定电流下，运 电动机：是指输入额定电压。 电动机：是指输入额定电压。 行于额定功率时对应的转速. 行于额定功率时对应的转速 电机铭牌上还标有其它数 额定励磁电流 I fN 如励磁电压、据，如励磁电压、出厂日 对应于额定电压、额定电流、 对应于额定电压、额定电流、额 期、出厂编号等。 出厂编号等。 定转速及额定功率时的励磁电流 发电机：是指输出额定电压； 发电机：是指输出额定电压；在额定电压下， 额定转速 n N 在额定电压下，运行于第 1 章 直流电机此外，电机铭牌
10、上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。 出厂编号等。 电机运行时，所有物理量与额定值相同 电机运行时，所有物理量与额定值相同电机运行于 电机运行于 额定状态。电机的运行电流小于额定电流欠载运行 欠载运行； 额定状态。电机的运行电流小于额定电流欠载运行；运 行电流大于额定电流过载运行。长期欠载运行将造成电 过载运行。 行电流大于额定电流 过载运行 机浪费，而长期过载运行会缩短电机的使用寿命。电机最好 机浪费，而长期过载运行会缩短电机的使用寿命。 运行于额定状态或额定状态附近，此时电机的运行效率、 运行于额定状态或额定状态附近
11、，此时电机的运行效率、工 作性能等比较好。 作性能等比较好。第 1 章 直流电机1.2 直流电机的电枢绕组简介1.2.1 直流枢绕组基本知识元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。 元件 构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。 构成绕组的线圈称为绕组元件 元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中 元件的首末端 每一个元件均引出两根线与换向片相连， 每一个元件均引出两根线与换向片相连 一根称为首端，另一根称为末端。 一根称为首端，另一根称为末端。 极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用 表示。 表示。 极距 相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离， 相
12、邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离 D t= 2p 叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前 叠绕组 指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前 一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。 一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。 波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串 波绕组 指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串 联起来，象波浪式的前进。 联起来，象波浪式的前进。 一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。 第一节距 y1 ：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。 一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离第 1 章 直流电机第二节距 y 2
13、 ：连至同一换向片上的两个元件中第一个元件的下 连至同一换向片上的两个元件中第一个元件的下 层边与第二个元件的上层边间的距离。 层边与第二个元件的上层边间的距离。 连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。 合成节距 y ：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。 连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离 y = y1 ? y2 单叠绕组 y = y1 + y2 单波绕组 同一元件首末端连接的换向片之间的距离。 换向节距 yk ：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。 同一元件首末端连接的换向片之间的距离1.2.2. 单叠绕组单叠绕组的特点是相邻元件(线圈)相互叠压, 单叠绕组的特点是
14、相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向 节距均为 1, y 1,即 节距均为 1,即：= yk = 1 。单叠绕组的展开图是把放在铁心槽里、构成绕组的所有元件取出 单叠绕组的展开图是把放在铁心槽里、 来画在一张图里，展示元件相互间的电气连接关系及主磁极、换向片、 来画在一张图里，展示元件相互间的电气连接关系及主磁极、换向片、 电刷间的相对位置关系。 电刷间的相对位置关系。第 1 章 直流电机单叠绕组的展开图第 1 章 直流电机根据单叠绕组的展开图可以得到绕组的并联支路电路图: 根据单叠绕组的展开图可以得到绕组的并联支路电路图 单叠绕组的的特点： 单叠绕组的的特点 1）同一主磁极下的元件 串联
15、成一条支路，串联成一条支路，主磁极 数与支路数相同。 数与支路数相同。 电刷数等于主磁极数， 2）电刷数等于主磁极数， 电刷位置应使感应电动势 最大， 最大，电刷间电动势等于 并联支路电动势。 并联支路电动势。 3）电枢电流等于各支路 电流之和。 电流之和。第 1 章 直流电机. 单波绕组单波绕组的特点是合成节距与换向节距相等， 单波绕组的特点是合成节距与换向节距相等，展开图如下 图所示。 图所示。 两个串联元件放在 同极磁极下， 同极磁极下，空间位置 相距约两个极距； 相距约两个极距；沿圆 周向一个方向绕一周后， 周向一个方向绕一周后， 其末尾所边的换向片落 在与起始的换向片相邻 的位置。
16、的位置。第 1 章 直流电机单波绕组的并联支路图: 单波绕组的并联支路图 单波绕组的特点 1）同极下各元件串联 起来组成一条支路， 起来组成一条支路，支 路对数为 1 路对数为 1，与磁极对 数无关； 数无关； 2）当元件的几何形 状对称时， 状对称时，电刷在 换向器表面上的位 置对准主磁极中心 线，支路电动势最 大； 3）电刷数等于磁极数； 电刷数等于磁极数； 4）电枢电动势等于支路感应电动势； 电枢电动势等于支路感应电动势； 5）电枢电流等于两条支路电流之和。 电枢电流等于两条支路电流之和。第 1 章 直流电机1.3 直流电机的电枢反应直流电机工作中，主磁极产生主磁极磁动势， 直流电机工作中，主磁极产生主磁极磁动势，电枢电流产生 电枢磁动势。 电枢反应。电枢磁动势。电枢磁动势对主极磁动势的影响称为 电枢反应。 1.3.1 直流电机的空载磁场 右图为一台四极直流电机空载时的磁场示意图。 右图为一台四极直流电机空载时的磁场示意图 当励磁绕组的串联匝数 为 N f ，流过电流 I f，每 极的励磁磁动势为： 极的励磁磁动势为：Ff = I f N f第 1 章
