电机学第3章直流电机资料
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《直流电动机》知识清单一、直流电动机的定义与工作原理直流电动机是将直流电能转换为机械能的旋转电机。
它依靠直流电源供电,通过电磁作用来实现转动。
其工作原理基于安培力定律和电磁感应定律。
当直流电流通过电动机的电枢绕组时,会在绕组周围产生磁场。
同时,电动机内部的永磁体或励磁绕组产生的磁场与电枢绕组产生的磁场相互作用,从而产生电磁转矩,驱动电枢旋转。
二、直流电动机的结构组成1、定子定子是电动机中固定不动的部分,主要由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成。
主磁极提供主磁场,通常由永磁体或励磁绕组构成。
换向极用于改善换向性能,减小电刷与换向器之间的火花。
机座起到支撑和固定的作用。
电刷装置用于将直流电源引入电枢绕组。
2、电枢电枢是电动机的转动部分,主要由电枢铁芯、电枢绕组和换向器等组成。
电枢铁芯由硅钢片叠压而成,用于减少涡流损耗。
电枢绕组是产生感应电动势和电磁转矩的关键部件。
换向器则用于将电枢绕组中的交流电动势转换为直流电动势,并保证电流在电刷间的换向。
3、气隙气隙是定子和电枢之间的空隙,它的大小对电动机的性能有重要影响。
三、直流电动机的励磁方式1、他励直流电动机励磁绕组由独立的直流电源供电,励磁电流不受电枢电流的影响。
2、并励直流电动机励磁绕组与电枢绕组并联,励磁电压等于电枢电压。
3、串励直流电动机励磁绕组与电枢绕组串联,励磁电流等于电枢电流,这种电动机具有较大的启动转矩。
4、复励直流电动机既有并励绕组又有串励绕组,综合了并励和串励电动机的特点。
四、直流电动机的机械特性机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系。
1、自然机械特性在额定电压和额定励磁电流下,电动机的转速随电磁转矩的变化曲线。
2、人为机械特性通过改变电枢电压、励磁电流或电枢回路电阻等参数得到的机械特性。
五、直流电动机的启动启动时需要较大的启动转矩,但过大的启动电流会对电机和电源造成损害。
常见的启动方法有:1、全压启动直接将额定电压加在电枢两端,这种方法简单,但启动电流很大,一般只适用于小容量电机。
第三章 直流电机习题解答3-1 直流电机铭牌上的额定功率是指输出功率还是输入功率?对发电机和电动机有什么不同?答:输出功率;对于电动机指轴上的输出机械功率,对于发电机指线段输出的电功率。
3-2. 一台p 对极的直流电机,采用单叠绕组,其电枢电阻为R ,若用同等数目的同样元件接成单波绕组时,电枢电阻应为多少? 答:P 2R .解析:设单叠绕组时支路电阻为R 1 ,考虑到并联支路数2a =2p ,故有:12R R P=,则12R PR = ,单波绕组时,并联支路数2a=2,每条支路有p 个R 1 ,则每条支路电阻为22p R ,并联电阻为2p R 。
3-3.直流电机主磁路包括哪几部分?磁路未饱和时,励磁磁通势主要消耗在哪一部分?答:(N 极),气隙,电枢齿,电枢磁轭,下一电枢齿,气隙,(S 极),定子磁轭,(N 极);主要消耗在气隙。
3-4. 在直流发电机中,电刷顺电枢旋转方向移动一角度后,电枢反应的性质怎样?当电刷逆电枢旋转方向移动一角度,电枢反应的性质又是怎样?如果是电动机,在这两种情况下,电枢反应的性质怎样?答:当电刷偏离几何中性线时,除产生交轴电枢磁动势外,还会产生直轴磁动势。
对于发电机,当电刷顺电枢旋转方向移动一角度后,产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同,产生的直轴电动势F ad 有去磁作用。
当电刷逆电枢旋转方向移动一角度后,产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同,产生的直轴电动势F ad 有助磁作用。
如果是电动机,两种情况下的影响与发电机恰好相反。
3-5. 直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流?为什么在稳态电压方程中不考虑元件本身的电感电动势?答:交流;因为在元件短距时,元件的两个边的电动势在一段时间内方向相反,使得元件的平均电动势稍有降低。
但直流电机中不允许元件短距太大,所以这个影响极小,故一般不考虑。