直流电机1-电机学.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第1篇 直流电机,（DC MACHINES）,直流发电机,产生直流电（电压、电流）,直流电动机,直流供电，驱（拖）动机械负载,优点,发电机输出电压比整流输出好,电动机起（启）动、调速性能优于异步电机,缺点,价格贵,可靠性差、维护成本高（定期维护）,有电刷、换向器,第1章 直流电机原理、结构和额定值,1.1 直流电机原理,物理模型,磁极,产生磁场,固定不动,定子,(,Stator,),线圈,两根导体，固定在圆柱铁心表面槽中,绕轴旋转转子,(,rotor,）,半圆铜片,相互绝缘,连接到线圈两端，随之旋转,换向器（,commutator）,铜片,固定不动,与换向器滑动接触，电刷(,b,rushes,),气隙,定、转子间隙,S,c,-,B,+,n,A,N,a,b,d,1.1.1 直流发电机原理,1）条件,磁场、导体、运动,转子由原动机驱动旋转,2）导体电势,切割定子磁场产生,切割电势,电势,：,e,t,=,B,x,lv,波形,：取决于磁场沿圆周的分布,性质,：交流电势,S,c,-,B,+,n,A,N,a,b,d,3）线圈电势,电势：,e,ad,=2,e,t,性质：,交流电势,S,c,-,B,+,n,A,N,a,b,d,4）电刷电势,A与N极下导体接触,B与S极下导体接触,电势：,e,AB,=|,e,ad,|,性质：,极性不变,直流（脉动）,结论:,导体和线圈电势,交流电势,直流发电机电刷两端电势,直流电势,交流到直流的转换,换向器和电刷的整流作用,换向器又称整流子,1.1.2 直流电动机原理,5)电磁转矩,电磁力产生电磁转矩，驱动转子及负载旋转,条件,磁场、导体、电流,导体电流,输入电流经电刷换向器流过导体,方向交变交流,2）输入电流,电刷两端加直流电压,直流电流从电刷流入,4)电磁力,磁极下导体电流方向不变,电磁力方向恒定,1.1.3 电机的可逆性,既可以作发电机运行，也可以作电动机运行,取决于施加条件,电机的可逆性,直流电机定子,主磁极、换向极和主极表面的补偿绕组,1)定子(stator),极座（铸钢、钢板焊接）,主磁极,换向极,磁轭：固定磁极，主磁通回路,底脚：把电机固定在地基上,铁心：11.5mm厚电工钢片叠成,绕组：集中绕组,铁心：叠片叠成,绕组：集中绕组,总体结构,2)转子(rotor),电枢-,换向器-由相互绝缘的铜片(换向片-segments)组成,铁心：0.5mm硅钢片叠成，表面冲槽,绕组：铜导体制成线圈，联结成闭合绕组,3)气隙,4)轴,5)端盖,轴承室,电刷架，电刷,典型直流电动机剖视图,(交轴quadrature axis),(直轴direct axis),几何中性线,1.3 电枢绕组,导体,线圈,绕组,2),形成,1),作用,单匝,两根导体通过端接线构成1匝,3)基本单元和术语,产生电动势和电磁转矩,线圈,单匝或多匝,绕组,多个线圈按照某种方式连接起来,线圈两个边,产生电势或电磁力,线圈,元件,首（头）,尾,首（头）,尾,双层绕组,槽中导体分属于两个线圈,一个槽中有两个不同线圈的边,线圈的一边在某一槽的上层,另一边在其它槽的下层,单层绕组,槽中所有导体属于一个线圈,极距,相邻两个主磁极中心线间沿电枢外圆的距离,电枢铁心外径,D,a,电枢铁心槽数,Z,极数,2,p,(极对数,p,),极距,4)直流电机的电枢绕组,Armature windings for DC Machines,双层（Double layer）、闭合（Closed type）,两种方式,叠绕组,（Lap winding）、,波绕组（,Wave winding）,叠绕组,后一个线圈叠放在前一个线圈上,波绕组,线圈放置像波一样前进,叠绕组,波绕组,5）直流电机中绕组的节距,绕组节距,线圈边在电枢表面所跨过的槽数,或同一个线圈两端连接到换向片的距离,第1节距,y,1,一个线圈的两个边在电枢表面所跨过的距离,第2节距,y,2,直接相串联的两个相邻线圈，第1个线圈的下层边,和第2个线圈的上层边在电枢表面所跨过的距离,合成节距,y,直接相串联的两个相邻线圈，,对应边在电枢表面所跨过的距离,换向器节距,y,k,一个线圈的两个出线端所连接的换向片,在换向器表面所跨过的距离（换向片数）,6）单叠绕组,接近于极距的整数,右行,左行,举例：,Z,16,K,16,2,p,4,4,y,1,4,y,1（右行）,y,2,3,注意：,1）所有线圈串联，电枢绕组是闭合绕组,2）电刷放置在磁极的中心线处,电刷通过换向器与处于几何中性线处导体接触,电刷通过换向器将处于几何中心线的线圈短路,4)并联支路数等于极数,2,a,=2,p,3),电刷将闭合的电枢绕组分成了几个支路并联,每个极下所有线圈串联组成一条支路,7）单波绕组,接近于极距的整数,右行,左行,举例：,Z,15，,K,15，2,p,4，,4,y,1,3，,y,y,k,7（左行），y,2,4,a,=2,1.4 额定值（RATINGS OF DC MACHINES）,额定功率,P,N,(kW),(,输出功率,),额定电压,U,N,(V),（电枢输出或施加的电压）,额定电流,I,N,(A),（输出或输入电流）,额定转速,n,N,(r/min),额定励磁电压,U,fN,(V),电动机，输出为机械功率：,发电机，输出为电功率：,电动机的输出转矩为：,铭牌值,The end!,