[2017年整理]直流电机基本构造详解

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1、 电机招聘专家第二章 文 献 探 讨 1第一节 直流电基本构造 1第二节 基本公式 2第三节 线圈连接方式 2第三节 电刷的种类及特性 2第四节 电枢反应及换向 3第五节、各种直流发电机之特性曲线 4第六节、直流电动机特性曲线 5第七节 电机三大并联运用之条件 6第八节 交直流电动机起动规定 7第九节感应电动机之啟动 7第十节 损失 8第十一节 交流电机之实验 9第十二节 二瓦特量三相功率 10第十三节 绝缘 10第十四节 变压器构造 10第十五节 三相感应电动机 14第十六节 单相交流电动机 16第十七节 三相同步机 17第十八节 特殊电机 20直流电机基本构造详解第一节 直流电机基本构造结

2、构 功能 备註直流机壳採用叠片式硅钢片 减少过流损 硅含量 5%以下极掌面积大於极心 减低空气隙的碳通密度分激场绕导线细 匝数多电阻大.电流小 与电枢绕组并联串激场绕导线粗 匝数少电阻小.电流大Rf(分)RaRfs(串)中间极改善换向补偿绕组抵销电枢反应 与电枢绕组串联斜形槽 减少噪音换向器与电刷 内部交流电 AC外部直流电 DC第二节 基本公式发电机 电动机 备註(nt-m) =BA(wb)Wm=2S第三节 线圈连接方式垒绕 波绕 电机招聘专家适用电机 低电压、大电流 大电压、低电流电流路径数 a=m(重入数)*p(极数) a=2m(重入数)电刷数 p(极数) 2 只或 p 只均压线 p2

3、时需均压线 不需均压线换向片距 m (Cm) / (P/2)公式 Ys=S(槽数) / P(极数)Yb= Cs*Ys+1Yf= YbCs*m N= S*Cs/2Yav=(Z2*m)/PYav 奇数 Yb= Yf=YavYav 偶数 Yb= Yav+1Yf=Yb-2 *m蛙腿绕=单式跌绕 +复分波绕(不需均压线)註：C(换向片数)=N(线圈数)= S(槽数)*Cs(每槽元件数)/2第三节 电刷的种类及特性种类 特性 用途碳 质 接触电阻高、摩擦係数大 高压、小容量、低速石 墨 接触电阻低小、摩擦係数小 中低压、高速、大容量电气石墨 接触电阻适中、摩擦係数小 一般直流机金属石墨 接触电阻小、摩擦係

4、数小 低压、大电流第四节 电枢反应及换向壹、电枢反应：负载电流產生电枢磁场对主磁场之干扰发电机 电动机前极尖 减少 增加后极尖 增加 减少效应 去磁及交磁 去磁及交磁磁中性面 顺向移位 逆向移位电刷 顺向移位 逆向移位效果 应电势下降(E=Kn) 转矩下降(T=KI)转速上升(n=E/K)贰、换向低速换向过速换向定义 换向初期(i/t) 较小换向末期(i/t) 较大换向初期(i/t) 较大换向末期(i/t) 较小发电机 电刷超过新中性面(之后)移位不足 电机招聘专家负载增加 电刷不到新中性面(之前)移位过度负载减少电动机 移位过度负载减少 移位不足负载增加结果 后端(跟) 部分过热前端(趾)

5、部分过热电抗电压 E=(L+M)*(2Ic/Tc)参、改善换向之方法延长换向期间减少电感量提高电刷接触电阻设置补偿绕组移电刷法增设中间极(发电机依转动方向 NsSn)肆、去磁安匝与交磁安匝去磁安匝：F(去磁 )=( Z / 360)*2*(1/2)*(Ia / a)=N*I(每机械角内之导体数 Z / 360，每极去磁安匝之角度為 2)交磁安匝：F(交磁 )=(Z/2)*(Ia/a)- F(去磁)伍、减少电枢反应之方法方式 功能 备註採用高磁阻极尖左右叠成 增加磁阻楞德尔磁极法 主磁极上刻空心长槽增加磁阻补偿绕阻法(汤姆生- 雷恩)置於主磁极极面上，与电枢串联 抵销电枢磁动势Fa=(Z/2)*

6、0.7*(1/P)*(Ia/a)0.7=极面弧度/极距Fc=(Zc/2)*Ia= FaZc=0.7*Z/(P*a)中间极移动电刷第五节、各种直流发电机之特性曲线种类 电路图 曲线他激式E=V+Ia*Ra+VbVb 电刷压降分激式IL=Ia+If 电机招聘专家E=V+Ia*Ra+Vb串激式E=V+Is*(Ra+ Rs)复激式E=V+Is*(Ra+ Rs)IL= Is+If发电机外部特性曲线分激式 E=Kn，V=E- Ia* Ra串激式 E=Kn积复激式 E = K n(f+s)差复激式 E= K n (f-s)第六节、直流电动机特性曲线转速曲线分激式 n=(V-Ia*Ra) / K*串激式 n

7、= V / K*积复激式 n = V / K*(f+s)差复激式 n = V / K*(f-s)壹、分激式与串激式之比较分激式 串激式发电机与电动机转向 相同 相反电源互换 转向改变 转向不变使用交流电 不转动 转向不变转子飞脱 场电阻断线 无载时(不可使用皮带)贰、直流电动机之应用特性 用途分激式 定速、调速 车床串激式 变速 吊车、起重机、果汁机积复激式 定速、调速间 电梯参、直流电动机速率控制公式 控制法 特性n=E / K场电阻控制法 Rf，If ，n转矩随速度上升而下降又称定马力控制 电机招聘专家简单、方便、有效电枢电阻控制法E=V - Ia*Rn Rn，E，n转矩不随速度上升而下降

8、又称定转矩控制电压控制法E=V - Ia*Rn V，E，n可得宽广速度控制，但价格昂贵第七节 电机三大并联运用之条件1.直流发电机条件: 2.变压器条件: 3.同步发电机之条件:电压定额须相同端子极性需相同V-IL 曲线有下垂特性端子极性必须正确电压定额及匝数必须相同电阻与漏电抗比相同(阻抗角相等 )容量与阻抗成正比 电压大小相同电压相位相同频率相同相序相同电势波形相同适当下垂之速率负载特性若相位相同,电压大小不同 则產生无效环流 ICI1+I2=ILV=E1-I1R1=E2-I2R2P1+P2=PL过复激并联时应有均压线 S1+S2=SL二明一灭 大小看暗相位看 OR 闸频率看轮流相序看皆不

9、可并联1.-对-Y 2.- 对 Y-3. Y-Y 对-Y 4. Y-Y 对 Y-第八节 交直流电动机起动规定目的 a.增加起动转距 b.减少啟动电流啟动电流限制 a.直流机 2 倍以下 b.感应机 3.5 倍以下直流机 a.直接啟动 1/3 马力以下b.在电枢电路串一起动电阻啟动 DC.G 时,将 Rf 置於最大处啟动 DC.M 时,将 Rf 置於最小处 电机招聘专家啟动差复激 M 时,需将串激绕组短路第九节感应电动机之啟动壹、鼠龙式直接啟动 Y- 啟动 补偿绕组降压啟动採 -3HP 以下IS 為 5-8 倍 每相电压=(1/3)全电压每相电流=(1/3)全电压相电流啟动电流 IY=(1/3)

10、I啟动转矩 TY=(1/3)T 电动机侧 IS=(1/n)全电压电流电源侧 IS=(1/n)2 全电压电流转矩 TS=(1/n)2 直接啟动贰、绕线式感应电动机之啟动在转部加入电阻a.增加啟动转矩 b.限制啟动电流 c.提高啟动功因 d.速度控制参、单相感应电动机a.主绕组 匝数多 线径粗 置於内层 R 小 X 大 b.辅助绕组 匝数少 线径细 置於外层 R 大 X 小 电流超前转速达额定速度之 75%离心开关切断辅助绕组同步电动机利用组尼绕组啟动肆、三相感应电动机速率控制公式 控制法 特性n=(1-S)(120f / p) 定部 改变电源电压改变 S范围不大改变电源频率改变范围大价格高改变磁

11、极改变接线增加 p，n 减少转部T=(kSE2)/R2 转部加电阻 R2，T，n转部加电压 E 与应电势相同 n 加速转部加电压 E 与应电势不相同 n 减少串并联运用 同方向运转 n=120f / (p1+p2)同方向运转 n=120f / (p1-p2) 电机招聘专家(註：转子输入功率 Pg，转子输出功率 Po，转子铜损 Pc)(Pg/Ns=Po/Nr=Pc/SNs)伍、三相同步电动机速率控制N=120f / P 速度由频率及磁极数决定第十节 损失类别 损失项目直流机 铜损 Pc=I2*R(电枢电阻+磁场电阻)铁损 Pi=Pe+PhPe=Ke*f2*Bm2*t2 (当 Bm 固定，Pe 正

12、比於 n)Ph=Kh*f*Bm1.62(当 Bm 固定，Ph 正比於 n)机械损=摩擦损、风阻力损 等，转速越快机械损越大杂散损失=无法直接测得 (大型机械大约 1%)交流机 铜损 Pc=I2*R(交流等效电阻)铁损 Pi=Pe+PhPe=Ke*f2*Bm2*t2 (当 Bm 固定，Pe 正比於 n)Ph=Kh*f*Bm1.62(当 Bm 固定，Ph 正比於 n)机械损=摩擦损、风阻力损 等，转速越快机械损越大杂散损失=无法直接测得 (大型机械大约 1%)变压器 铜损 Pc=I2*R（一、二次侧等效电阻）铁损 Pi=Pe+PhPe=Ke*f2*Bm2*t2 = Ke*V2Ph=Kh*f*Bm1

13、.62= Kh*V2/f最大效率：铜损铁损铜损m2* 满载铜损铁损 （m 倍满载）第十一节 交流电机之实验壹、开路及短路试验变压器 三相感应电动机开路试验 目的 G0(激磁电导),B0,Y0I0 (激磁),Ie( 铁损),Im(磁化) G0,B0,Y0I0,cos 0方法 低压侧加额定电压，高压侧开路 定子加入额定电压各表之值 V低压侧电源电压 V2A低压侧 IO,PPn转子 旋转短路试验 目的 Re1,X.e1,Ze1,Pc 反转铜损方法 高压侧加额定电流，低压侧短路 定子加入额定电流 电机招聘专家各表之值 V高压侧额定电压之 310%A高压侧额定电流 I1,P满载 Pc V额定电压之 58

14、%转子 堵住 S=1贰、变压器a.开路公式 b.短路公式1.无载公因 cos0=Poc/VocIoc2.Ic=I0cos(A)3.Im=I0sin(A) 1.Ze1=Vsc/Isc , Ze2=Ze1/a22.Re1=Psc/Isc2 ,Re2=Re1/a23.Xe1= Ze12-Re12 ,Xe2=Xe1/a2参、三相感应电动机 3IM开路公式 短路公式无载功因 cos0=P/3VI0 cos= P/3VIs第十二节 二瓦特量三相功率PT3 =W 1+W 2 (w)QT3= 3(W 1-W 2)(VAR)S T3= P T32 +QT32 (VA)cos=W 1+W 2/2W 12+W 22-W 1W 2 W 1=W 2 cos=1W 1= -W 2 cos=0W 1=0 , W 2 0 cos=1/2W 1=2W 2 cos=3/2第十三节 绝缘级别 Y A E B F H C最高容许威度 90 度 105 度 120 度 130 度 155 度 180 度 180 度以上直流机採用 A 和 B 级第十四节 变压器构造1.硅钢片条件 a.铁损小，b.导磁细数大c.饱和磁通密度高，d.机械强度大，e