电机拖动课件 第二章 直流电机(1)

长期欠载运行将造成电机浪费， 长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载运行会缩短 电机的使用寿命——电机最好运行于额定状态或额定状 电机最好运行于额定状态或额定状 电机的使用寿命 电机最好运行于 态附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。 态附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。
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本节要求
极靴
主磁极由钢板冲片 叠压而成
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第一节 直流电机的工作原理及结构
2、换向极 作用——改善换向 作用 改善换向
1—换向极铁心 换向极铁心 2—换向极绕组 换向极绕组 3、机座 作用 用来固定主磁极、换向极和端盖； 用来固定主磁极、换向极和端盖； 另外，又作为磁路的一部分。有磁通经过的部分称为磁轭。 另外，又作为磁路的一部分。有磁通经过的部分称为磁轭。 磁轭
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第一节 直流电机的工作原理及结构
4、电刷装置 作用 作用——引入或引出直流电 引入或引出直流电
1—刷握 刷握 2—电刷 电刷 3—压紧弹簧 压紧弹簧 4—铜丝辫 铜丝辫
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第一节 直流电机的工作原理及结构
（二）直流电机的转动部分——转子 直流电机的转动部分 转子 1、电枢铁心 作用 主磁路的主要部分 嵌放电枢绕组
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第一节 直流电机的工作原理及结构
三、直流电机的可逆运行
可逆原理 可逆原理——同一台电机，通过改变外界条件，既能作为 同一台电机，通过改变外界条件， 同一台电机 电动机又能作为发电机运行； 电动机又能作为发电机运行； 作为电动机运行 作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电 在直流电机的两电刷端上加上直流电 电能输入电枢，电枢旋转， 压，电能输入电枢，电枢旋转，拖动生产机械旋转 ，输 出机械能； 出机械能； 作为发电机运行 作为发电机运行——用原动机拖动直流电机的电枢旋转， 用原动机拖动直流电机的电枢旋转， 用原动机拖动直流电机的电枢旋转 机械能输入电枢，电刷端引出直流电动势，作为直流电源， 机械能输入电枢，电刷端引出直流电动势，作为直流电源， 输出电能。 输出电能。
掌握直流电机的工作原理 掌握直流电机的工作原理
直流电动机 直流发电机
了解直流电机的结构 了解直流电机的结构
定子 转子
理解直流电机额定值的含义 理解直流电机额定值的含义
额定功率 额定电压 额定电流 额定转速
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第二章（1） 第二章（
结束
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N
S
S
N
p=2 即4极电机 极电机
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第一节 直流电机的工作原理及结构
主磁极 换向极 定子 直 流 电 机 机座 端盖 电刷装置 电枢绕组 电枢铁心 转子 换 向 器 转 轴 （产生电动势，流过电 产生电动势， 产生电磁转矩） 流，产生电磁转矩）
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磁极铁心 励磁绕组 电刷 刷握 绝缘支架
（产生励 磁磁场） 磁磁场）
直流电机的用途
直流电动机： 直流电动机：
动力用 动力用——直流电动机 ； 直流电动机 信号传递 信号传递——直流伺服电动机。 直流伺服电动机。 直流伺服电动机
直流发电机： 直流发电机：
电源 ； 励磁机； 励磁机； 信号传递 信号传递——测速发电机。 测速发电机。 测速发电机
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第一节 直流电机的工作原理及结构
载流导体在磁场中受到的力能形成方向不变转矩的条件
(b)
相同极性磁极下的导体所受电磁力的方向保持不变，即相 相同极性磁极下的导体所受电磁力的方向保持不变， 电磁力的方向保持不变 同极性磁极下的导体中电流方向不变——连续旋转； 连续旋转； 同极性磁极下的导体中电流方向不变 连续旋转 所需的外部条件 所需的外部条件——换向器配合电刷对电流进行换向。 换向器配合电刷对电流进行换向 换向器配合电刷对电流进行换向。 每个线圈边输出方向一致但大小变化的脉振转矩，多个线 每个线圈边输出方向一致但大小变化的脉振转矩， 6 圈边的合成转矩——稳定旋转 圈边的合成转矩 稳定旋转
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第一节 直流电机的工作原理及结构
二、直流发电机的工作原理
电磁感应定律 电磁感应定律——运动导体在磁场中产生的感应电动势 运动导体在磁场中产生的感应电动势
e = Blv
eBA为随时间正负交变的电动势
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第一节 直流电机的工作原理及结构
eBA
换向器配合电刷对电流进行换向，将内部交流电动势变成 换向器配合电刷对电流进行换向， 换向 外部直流电动势 直流电动势——直流发电机实质上是带有换向器的交 外部直流电动势 直流发电机实质上是带有换向器的交 流发电机 单个线圈边在电刷端输出方向一致但大小变化的脉振电动 多个线圈边的合成电动势——稳定直流电动势 势，多个线圈边的合成电动势 稳定直流电动势
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第一节 直流电机的工作原理及结构
直流发电机工作的几点结论： 直流发电机工作的几点结论： 电枢线圈内感应电动势、电流方向是交流电，电刷间是直 电枢线圈内感应电动势、电流方向是交流电，电刷间是直 流电； 流电； 线圈中感应电动势与电流方向相同； 线圈中感应电动势与电流方向相同； 感应电动势与电流方向相同 从空间看，电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的； 从空间看，电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的； 磁场在空间上是恒定不变的 产生的电磁转矩与转子转动方向相反，是制动性质。 产生的电磁转矩与转子转动方向相反，是制动性质。 电磁转矩与转子转动方向相反
IN
PN × 10 3 = [ A] U N η N
额定转速 N，r/min)——在额定电压、额定电流下，运行 额定转速(n 在额定电压、 在额定电压 额定电流下， 于额定功率时对应的转速 额定励磁电压 fN，V)、额定励磁电流 fN，A)——对应 额定励磁电压(U 、额定励磁电流(I 对应 于额定电压、额定电流、 于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电 压和励磁电流
第一节 直流电机的工作原理及结构
直流电动机工作的几点结论： 直流电动机工作的几点结论： 外施电压、电流是直流电，电枢线圈内电流是交流电； 外施电压、电流是直流电，电枢线圈内电流是交流电； 电流是交流电 线圈中感应电动势与电流方向相反； 线圈中感应电动势与电流方向相反； 感应电动势与电流方向相反 线圈是旋转的，电枢电流是交变的，但电枢电流产生的 线圈是旋转的，电枢电流是交变的， 磁场在空间上是恒定不变的 在空间上是恒定不变的； 磁场在空间上是恒定不变的； 产生的电磁转矩与转子转动方向相同，是驱动性质。 产生的电磁转矩与转子转动方向相同，是驱动性质。 转矩与转子转动方向相同
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第一节 直流电机的工作原理及结构
四、直流电机的结构
1—换向器 换向器 2—电刷装置 电刷装置 3—机座 机座 4—主磁极 主磁极 5—换向极 换向极 6—端盖 端盖 7—风扇 风扇 8—电枢绕组 电枢绕组 9—电枢铁心 电枢铁心
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第一节 直流电机的工作原理及结构
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第一节 直流电机的工作原理及结构
（一）直流电机的静止部分——定子 直流电机的静止部分 定子 1、主磁极 作用 作用——产生主磁通 产生主磁通
1—主磁极铁心 主磁极铁心 2—励磁绕组 励磁绕组 3—机座
励磁绕组套在主 磁极极身上 主磁极钢板冲片（ 主磁极钢板冲片（ 1-1.5mm厚） 厚
压紧力调整装置
第二节 直流电机的铭牌数据
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第二节 直流电机的铭牌数据
直流电机的额定值： 直流电机的额定值：
额定功率(P 额定功率 N，kW )——额定状态下电机所能提供的功率 额定状态下电机所能提供的功率
发电机——指出线端输出的电功率 指出线端输出的电功率 发电机 指出线端输出的 电动机——指轴上输出的机械功率 指轴上输出的机械功率 电动机 指轴上输出的 发电机——指输出额定电压 指输出额定电压 发电机 电动机——指输入额定电压 指输入额定电压 电动机
电机学及拖动基础
重庆大学自动化学院
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第二章 直流电机
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本节内容
第一节 直流电机的工作原理及结构 第二节 直流电机的铭牌数据
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直流电机的特点
直流电动机的调速性能好（范围广、特性平滑），起动转矩 直流电动机的调速性能好（范围广、特性平滑），起动转矩 调速性能好 ）， 过载能力较强； 大，过载能力较强； 直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小； 直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小； 由于存在换向器的问题，制造复杂，价格较高。 由于存在换向器的问题，制造复杂，价格较高。
a)—电枢铁心冲片 电枢铁心冲片 b)—电枢铁心 电枢铁心
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第一节 直流电机的工作原理及结构
2、电枢绕组 作用——产生电磁转矩和感应电动势 产生电磁转矩和感应电动势 作用 组成——由许多按一定规律连接的线 组成 由许多按一定规律连接的线 圈组成 1—槽楔 槽楔 2—线圈绝缘 线圈绝缘 3—导体 导体 4—层间绝缘 层间绝缘 5—槽绝缘 槽绝缘 6—槽底绝缘 槽底绝缘 电枢槽内的绝缘
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第一节 直流电机的工作原理及结构
3、换向器 作用： 作用： 发电机：交流电动势→直流电动势→输出直流电压 发电机：交流电动势→直流电动势→ 电动机：直流电流→交变电流→使电机旋转 电动机：直流电流→交变电流→ 组成——由许多换向片组成，换 组成 由许多换向片组成， 由许多换向片组成 向片之间用云母绝缘。 向片之间用云母绝缘。 1—换向片 换向片 2—连接片 连接片
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第二节 直流电机的铭牌数据
电机运行工况： 电机运行工况：
额定状态——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。 额定状态 电机运行时 额定值相同 欠载运行——电机的运行电流小于额定电流； 电机的运行电流小于额定电流； 欠载运行 电机的运行电流小于额定电流 过载运行——运行电流大于额定电流。 运行电流大于额定电流。 过载运行 运行电流大于额定电流
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第一节 直流电机的工作原理及结构