《电机与电器控制 教学课件 ppt 作者 冯晓 刘仲恕编 第一节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机与电器控制 教学课件 ppt 作者 冯晓 刘仲恕编 第一节（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章第一节 基本原理和结构,直流电动机的基本工作原理,右图为一台最简单的直流电动机的模型。N和S是一对固定的磁极。磁极之间有一个可以转动的铁质圆柱体称为电枢铁心。铁心表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端分别接到相互绝缘的两个弧形铜片上，弧形铜片称为换向片，它们的组合体称为换向器。,在换向器上放置固定不动而与换向片滑动接触的电刷A和B，线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。电枢铁心、电枢线圈和换向器构成的整体称为电枢。,作为直流电动机运行时，将直流电源加于电刷A和B，例如将电源正极加于电刷A，电源负极加于电刷B，则线圈abcd中流过电流，在导体ab中，电流由a流向b，在导
2、体cd中，电流由c流向d。,第二章第一节（续1） 直流电动机基本工作原理,载流导体ab和cd均处于N、S极之间的磁场当中，受到电磁力的作用，电磁力的方向用左手定则确定，可知这一对电磁力形成一个转矩，称为电磁转矩，转矩的方向为逆时针方向，使整个电枢逆时针方向旋转。,当电枢旋转180，导体cd转到N极下，ab转到S极下，如图(b)所示，由于电流仍从电刷A流入，使cd中的电流变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，从电刷B流出，用左手定则判别可知。电磁转矩的方向仍是逆时针方向。,第二章第一节（续1）直流电动机基本工作原理,第二章第一节 （续1）直流电动机基本工作原理,由此可见，加于直流电动机的直流
3、电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的。从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变。确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。 实际的直流电动机。电枢圆周上均匀地嵌放许多线圈，相应地换向器由许多换向片组成，使电枢线圈所产生总的电磁砖矩足够大并且比较均匀，电动机的转速也就比较均匀。,直流发电机的模型与直流电动机相同。不同的是电刷上不加直流电压。而是利用原动机拖动电枢朝某一方旋转，如右图所示。这时导体分别切割N极和S极下的磁力线。感应产生电动势，电动势的方向用右手定则确定。,第二章第一节（续2） 直流发电机基本工作原理,如右图所示情况，
4、根据右手定则，导体ab中电动势的方向由b指向a，导体cd中电动势的方向由d指向c，所以电刷A为正极性，电刷B为负极性。,第二章第一节（续2） 直流发电机基本工作原理,电枢旋转180时，导体cd转至N极下，感应电动势的方向由c指向d，电刷A与d所连换向片接触，仍为正极性；导体ab转至S极下，感应电动势的方向变为a指向b，电刷B与a所连换向片接触。仍为负极性。,第二章第一节（续2） 直流发电机基本工作原理,可见，直流发电机电枢线圈中的感应电动势的方向是交变的，而通过换向器和电刷的作用，在电刷A、B两端输出的电动势是方向不变的直流电动势。若在电刷A、B之间接上负载，发电机就能向负载供给直流电能。这就
5、是直流发电机的基本工作原理。,第二章第一节（续2） 直流发电机基本工作原理,从以上分析可以看出：一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，取决于外界不同的条件。将直流电源外加于电刷，输入电能，电机能将电能转换为机械能，拖动生产机械旋转，作电动机运行；如用原动机拖动直流电机的电枢旋转，输入机械能，电机能将机械能转换为直流电能，从电刷上引出直流电动势，作发电机运行。同一台电机，既能作为电动机运行，又能作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。,第二章第一节（续3）直流电机的结构,定子分为 机座；主磁极；换向极；电刷装置。 转子分为 电枢铁芯；电枢绕组；转轴换向器。,直流电动
6、机的结构图 1风扇； 2机座； 3电枢； 4主磁极； 5刷架； 6换向器； 7接线板； 8出线盒； 9换向极； 10端盖,第二章第一节（续3）直流电机的结构,主磁极 主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成，如右图所示。铁心用0.51.5mm厚的钢板冲片叠压铆紧而成，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴。,1固定主磁极的螺钉； 2主磁极铁心；3励磁绕组,第二章第一节（续3）直流电机的结构,极靴宽于极身，既可使气隙中磁场分布比较理想，又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成。励磁绕组套在极身上。再将整个主磁极用螺钉固定在机座上。,第二章第一节（续3
7、）直流电机的结构,机座 电机定子部分的外壳称为机座。机座一方面用来固定主磁极、换向极和端盖。并起整个电机的支撑和固定作用；另一方面也是磁路的一部分，借以构成磁极之间的通路。磁通通过的部分称为磁扼。为保证机座具有足够的机械强度和良好的导磁性能。一般为铸钢件或由钢板焊接而成。,换向极 两相邻主磁极之间的小磁极叫换向极，也叫附加极或间极。换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的火花。换向极由换向极铁心和换向极绕组组成。如右图所示。,换向极 换向极铁心一般用整块钢制成，对换向性能要求较高的直流电机，换向极铁心可用1.01.5mm厚的钢板冲制叠压而成。换向极绕组用绝缘导线绕制而成
8、，套在换向极铁心上。整个换向极用螺钉固定于机座上。换向极的数目与宇磁极相等。,第二章第一节（续3）直流电机的结构,1换向极铁心；2换向极绕组,电刷装置 电刷装置用以引入或引出直流电压和直流电流。电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。电刷放在刷握内，用弹簧压紧，使电刷与换向器之间有良好的滑动接触，如右图所示，,电刷装置 刷握固定在刷杆上，刷杆装在圆环形的刷杆座上。相互之间必须绝缘。刷杆座装在端盖或轴承内盖上，圆周位置可以调整，调好以后加以固定。,第二章第一节（续3）直流电机的结构,1刷握；2电刷； 3压紧弹簧； 4铜丝辫,电枢铁芯 是主磁通磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。为了降低电机运
9、行时的电枢铁心中产生的涡流损耗和磁滞损耗，电枢铁心用0.5mm厚的硅钢片冲制的冲片叠压而成。叠成的铁心固定在转轴或转子支架上。铁心的外圆开有电枢槽，槽内嵌放电枢绕组。,第二章第一节（续3）直流电机的结构,电枢绕组 电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量变换的关键部件，它由许多线圈按一定规律连接而成，线圈用高强度漆包线或玻璃丝包扁铜线绕成，不同线圈边分上下两层嵌放在电枢槽中，线圈与铁心之间和上、下两层线圈边之间都必须妥善绝缘。,为防止离心力将线圈边甩出槽外，槽口用槽楔固定。线圈边的端接部分用热固性无纬玻璃带进行绑扎。,第二章第一节（续3）直流电机的结构,1-槽楔；2-线圈绝
10、缘；3-导体； 4-层间绝缘 5-槽绝缘；6-槽底绝缘 电枢槽内绝缘,换向器 在直流电动机中，换向器配以电刷，能将外加直流电源转换为电枢线圈中的交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变；在直流发电机中，换向器配以电刷，能将电枢线圈中感应产生的交变电动势转换为正、负电刷上引出的直流电动势。换向器是由许多换问片组成的圆柱体，换向片之间用云母片绝缘。,换向片的下部做成鸽尾形，两端用钢制V形套筒和V形云母环固定，再加螺母锁紧。对于小型直流电机，可以采用塑料换向器，如图所示，是将换向片和片间云母叠成圆柱体后用酚醛玻璃纤维热压成形，既节省材料，又简化了工艺。,第二章第一节（续3）直流电机的结构,第二章第一节（续
11、4）直流电机额定值,额定功率 PN (kW) 对电动机来说，是指轴上输出的机械功率。 对发电机来说，是指电枢输出的电功率。 额定电压UN （V） 指电机电枢绕组能够安全工作的最大外加电压或输出电压。,第二章第一节（续4）直流电机额定值,额定电流IN （A） 指电机按照规定的工作方式运行时，电枢绕组允许流过的最大电流。 额定转速nN （r/min） 指电机在额定电压、额定电流和输出额定功率的情况下运行时，电机的旋转速度。,额定值一般标在电机的铭牌上，故又称为铭牌数据。还有一些额定值，例如额定转矩TN、额定效率N和额定温升N等，不一定标在铭牌上，可查产品说明书或由铭牌上的数据计算得到。 额定功率与额定电压和额定电流的关系：,第二章第一节（续4）直流电机额定值,第二章第一节（续4）直流电机额定值,直流电机运行时，如果各个物理量均为额定值，就称电机工作在额定运行状态，亦称为满载运行。在额定运行状态下，电机利用充分，运行可靠，并具有良好的性能。如果电机的电流小于额定电流，称为欠载运行;电机的电流大于额定电流，称为过载运行。欠载运行，电机利用不充分，效率低；过载运行，易引起电机过热损坏。根据负载选择电机时，最好使电机接近于满载运行。,第二章第一节（续4）直流电机额定值,第二章第一节（续4）直流电机额定值,
