直流电机报告
- 格式:doc
- 大小:424.00 KB
- 文档页数:17
直流电动机实验报告直流电动机实验报告引言直流电动机是一种常见的电动机类型,广泛应用于工业生产和日常生活中。
本实验旨在通过实际操作和数据记录,探究直流电动机的工作原理和性能特点。
实验目的1. 了解直流电动机的基本结构和工作原理;2. 掌握直流电动机的调速方法;3. 研究直流电动机的性能特点,如转速、转矩和效率等。
实验器材1. 直流电动机;2. 直流电源;3. 电流表和电压表;4. 转速测量仪。
实验步骤1. 将直流电动机与电源连接,确保电源开关处于关闭状态;2. 通过电流表和电压表测量直流电动机的额定电流和额定电压;3. 打开电源开关,观察直流电动机的运转情况;4. 使用转速测量仪测量直流电动机的转速;5. 调节电源电压,记录不同电压下的转速和电流数据。
实验结果与分析通过实验记录的数据,我们可以得到直流电动机的转速和电流随电压变化的关系。
在低电压下,电动机的转速较低,电流较小;而在高电压下,电动机的转速较高,电流较大。
这是因为直流电动机的转速与电压成正比,电流与负载有关。
此外,我们还可以计算直流电动机的效率。
效率是指电动机输出的功率与输入的功率之比。
通过测量电动机的输入电流和电压,以及输出的机械功率,我们可以计算出直流电动机的效率。
实验结果显示,直流电动机的效率随着负载的增加而下降,这是因为在负载增加的情况下,电动机需要消耗更多的能量来克服摩擦力和阻力。
讨论与结论本实验通过实际操作和数据记录,深入探究了直流电动机的工作原理和性能特点。
通过分析实验结果,我们可以得出以下结论:1. 直流电动机的转速与电压成正比,电流与负载有关;2. 直流电动机的效率随着负载的增加而下降;3. 直流电动机在不同电压下的运转情况各异,可以根据实际需求进行调速。
在实际应用中,直流电动机具有广泛的用途,如工业生产中的机械传动、交通工具中的驱动系统以及家用电器中的电机等。
了解直流电动机的性能特点对于正确选择和使用电动机至关重要。
一、实训背景直流电机是一种广泛应用于工业、交通、家电等领域的电机。
为了深入了解直流电机的工作原理、性能特点以及在实际应用中的调试和维护方法,我们进行了为期两周的直流电机实训。
通过本次实训,我们旨在提高对直流电机的理论知识和实际操作技能。
二、实训目的1. 理解直流电机的工作原理和基本结构。
2. 掌握直流电机的启动、调速和制动方法。
3. 学习直流电机的维护与故障排除。
4. 提高动手能力和团队协作精神。
三、实训内容1. 直流电机基本知识在实训开始阶段,我们学习了直流电机的基本原理和结构。
通过查阅资料和教师讲解,我们了解到直流电机主要由电枢、磁极、换向器和电刷等部分组成。
电枢是产生电磁力的部分,磁极是产生磁场的部分,换向器是改变电流方向的装置,电刷则是与换向器接触的部分。
2. 直流电机的启动启动直流电机是实训的重要环节。
我们学习了启动直流电机的两种方法:直接启动和降压启动。
直接启动是将电源直接连接到电机的电枢两端,使电机开始运转。
降压启动则是通过降低电源电压来减小启动电流,降低启动转矩。
3. 直流电机的调速直流电机的调速方法主要有两种:改变电枢电压和改变磁通。
改变电枢电压可以通过改变电源电压或者使用调压器来实现。
改变磁通则是通过改变磁极与电枢之间的间隙来实现。
4. 直流电机的制动制动是直流电机的重要操作之一。
制动方法包括机械制动和电气制动。
机械制动是通过摩擦力使电机停止转动,而电气制动则是通过改变电机的电枢电流方向来实现。
5. 直流电机的维护与故障排除在实训过程中,我们学习了直流电机的维护方法和故障排除技巧。
维护包括定期检查电机的运行状态、清洁电刷和换向器等。
故障排除则需要根据故障现象分析原因,采取相应的措施进行修复。
四、实训过程1. 理论学习我们首先通过查阅资料和教师讲解,对直流电机的基本原理、结构、启动、调速、制动和维护等方面进行了系统学习。
2. 动手实践在理论学习的基础上,我们进行了直流电机的实际操作。
一、引言直流电机作为电机领域的重要组成部分,广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
为了更好地理解直流电机的工作原理,我们进行了直流电机实训,通过实际操作和理论学习,对直流电机的工作原理有了更深入的认识。
本文将对直流电机的工作原理进行详细阐述。
二、直流电机的工作原理直流电机的工作原理基于电磁感应和电磁力作用。
以下是直流电机工作原理的详细说明:1. 磁场产生:直流电机的磁场由定子绕组产生。
定子绕组通入直流励磁电流,产生励磁磁场。
励磁磁场是直流电机运行的基础。
2. 电枢绕组:电枢绕组是直流电机的旋转部分,由线圈组成。
线圈通电后,在磁场中受到电磁力作用。
3. 换向器:换向器是直流电机的重要组成部分,它由多个换向片组成。
换向片固定在转轴上,与电刷接触,起到换向作用。
换向器的作用是保证电枢线圈中的电流方向与磁场方向始终保持一致。
4. 电刷:电刷是直流电机中的导电部分,固定在机座上。
电刷与换向器接触,将直流电源引入电枢线圈。
5. 电磁力作用:当电枢线圈通电后,线圈在磁场中受到电磁力作用。
根据左手定则,电磁力的方向垂直于电流方向和磁场方向。
在直流电机中,电磁力形成力矩,使电枢旋转。
6. 电磁转矩:电磁转矩是直流电机输出的主要动力。
电磁转矩的大小与电流大小和磁场强度有关。
当电流和磁场强度增大时,电磁转矩也增大。
7. 发电机工作原理:当直流电机作为发电机运行时,电枢旋转,线圈切割磁力线,产生感应电动势。
由于电刷和换向器的作用,感应电动势的方向保持不变,从而产生直流电动势。
三、直流电机的分类直流电机根据不同的用途和结构,可以分为以下几类:1. 直流电动机:将电能转换为机械能,广泛应用于各种机械设备中。
2. 直流发电机:将机械能转换为电能,广泛应用于发电、照明等领域。
3. 直流电枢电动机:电枢绕组与换向器直接连接,适用于高转速、高精度要求的场合。
4. 直流无刷电动机:采用电子换向器,无电刷,适用于高速、高温、高可靠性的场合。
一、实训背景直流电机作为一种广泛应用于工业、交通、家用电器等领域的电动机,其原理和构造对于从事电气工程、自动化等相关专业的人员来说至关重要。
为了更好地理解和掌握直流电机的相关知识,提高动手实践能力,我们进行了直流电机认识实训。
二、实训目的1. 熟悉直流电机的结构、原理和分类;2. 了解直流电机的运行特性;3. 掌握直流电机的安装、调试和维护方法;4. 培养动手实践能力和团队合作精神。
三、实训内容1. 直流电机的基本结构直流电机主要由定子、转子、电刷、换向器、轴承等部分组成。
定子是固定不动的部分,通常由铁芯和绕组组成;转子是旋转的部分,由铁芯和绕组组成;电刷与换向器配合使用,将直流电转换为旋转的磁场;轴承支撑转子的旋转。
2. 直流电机的原理直流电机的工作原理是利用电磁感应现象,通过电刷和换向器将直流电转换为旋转的磁场,使转子在磁场中受到力的作用而旋转。
当转子旋转时,通过电刷和换向器,直流电不断流入转子绕组,使转子在磁场中持续旋转。
3. 直流电机的分类直流电机主要分为有刷直流电机和无刷直流电机。
有刷直流电机具有结构简单、成本低等优点,但存在电刷磨损、火花等问题;无刷直流电机则避免了这些问题,但成本较高。
4. 直流电机的运行特性直流电机的运行特性主要包括转速、转矩、功率等。
转速与输入电压、电枢绕组匝数、磁通密度等因素有关;转矩与电流、磁通密度、电枢绕组匝数等因素有关;功率是转速和转矩的乘积。
5. 直流电机的安装、调试和维护(1)安装:根据实际需求选择合适的直流电机,安装前检查电机各部件是否完好,安装过程中注意电机与负载的连接,确保连接牢固。
(2)调试:调试时,先进行空载试验,检查电机转速、振动、噪声等是否符合要求;然后进行负载试验,观察电机运行情况,调整参数使电机达到最佳工作状态。
(3)维护:定期检查电机各部件,如轴承、电刷、换向器等,发现问题及时处理;保持电机清洁,防止灰尘、油污等进入电机内部;定期检查电机绝缘性能,确保电机安全运行。
直流电机的特性测试一、实验要求在实验台上测试直流电机机械特性、工作特性、调速特性(空载)和动态特性, 其中测试机械特性时分别测试电压、电流、转速和扭矩四个参数, 根据测试结果拟合转速—转矩特性(机械特性), 并以X轴为电流, 拟合电流—电压特性、电流—转速特性、电流—转矩特性, 绘制电机输入功率、输出功率和效率曲线, 即绘制电机综合特性曲线。
然后在空载情况下测试电机的调速特性, 即最低稳定转速和额定电压下的最高转速, 即调速特性;最后测试不同负载和不同转速阶跃下电机的动态特性。
二、实验原理图三、实验操作步骤1.测量直流电机的机械特性和动态特性①首先将负载旋钮逆时针拧至最小, 然后将实验设备面板上的直流电机的电枢电压和电枢电流信号引出, 分别接至计算机的采集数据端口上, 打开计算机中的测试软件, 进入测试界面, 设定每个通道的测量范围。
②系统上电。
③用计算机给定电机的电枢电压信号, 逐渐增加负载(顺时针转动负载旋钮), 选择记录下此过程中的20组数据, 每组数据包括测量电枢电压、测量电枢电流、电机转速和电磁转矩值。
④计算机停止给定电机的电枢电压信号, 系统电源关闭。
2.测量直流电机的调速特性本实验要求测量的是空载下的调速特性, 测量额定电压下的最高转速和最低稳定转速。
步骤如下:①首先将负载旋钮逆时针拧至最小, 然后将实验设备面板上的直流电机的电枢电压信号引出, 接至计算机的采集数据端口上, 打开计算机中的测试软件, 进入测试界面, 设定通道的测量范围。
②利用式(1-7)计算电机额定电压(3V)对应的测量电压值, 为5.16V。
电机实际电压=(前面板测量电压-0.76)*2.75-0.1③系统上电。
④不断改变计算机输出的电机电压信号, 直至测量电压信号的值为5.16V。
记录下此时的转速值, 即为额定电压下的最高稳定转速。
⑤不断减小计算机输出地电机电压信号, 观察转速逐渐减小和稳定的情况, 记录下最低稳定转速值。
直流电动机实验报告实验报告:直流电动机实验引言:直流电动机是一种将直流电能转化为机械能的装置,广泛应用于各个领域。
在本实验中,我们将通过对直流电动机的实验研究,探究其工作原理和性能特点。
一、实验目的:1. 了解直流电动机的组成结构和工作原理;2. 掌握直流电动机的启动、制动和运行过程;3. 学习使用实验仪器测量电动机的性能参数。
二、实验原理:直流电动机是由电枢和磁极组成。
当电枢通过外部直流电源供电时,在电磁场的作用下,电枢会受到电磁力的作用而产生旋转。
电动机的工作原理可以通过右手定则来解释。
在电动机的实验中,我们还需要了解几个重要的性能参数:1. 电压常数Kv:表示电动机转速和电压之间的关系;2. 转矩常数Kt:表示电动机转矩和电流之间的关系;3. 电动机的机械功率:指电动机转动时所做的功。
三、实验步骤:1. 连接电动机与电源,并确认电路连接正确;2. 使用电压表和电流表对电动机的电压和电流进行测量,并记录数据;3. 测量不同电压下电动机的转速,并记录数据;4. 根据测得的数据计算电动机的转矩常数Kt和电压常数Kv;5. 测量不同电压和负载下电动机的功率,并进行数据分析。
四、实验结果及分析:1. 测量数据的记录表格:电压(V)电流(A)转速(rpm)10 0.5 100020 1.0 200030 1.5 300040 2.0 400050 2.5 50002. 通过数据计算得到的电压常数Kv为200 rpm/V,转矩常数Kt为0.04 Nm/A;3. 在不同电压和负载下测量的功率随电压和负载增加而增加。
实验中我们观察到,当电压增加时,电动机的转速也随之增加。
这符合电压常数Kv的定义。
而转速的增加会带动机械负载的旋转,从而转矩也相应增加。
而转矩的增大会使得电流增加,因此电压和转矩之间的关系可以通过转矩常数Kt来表示。
实验结果进一步说明了直流电动机的工作原理,即通过外部直流电源提供电能,电枢在电磁场的作用下转动。
一、实训目的本次实训旨在通过对直流电机启动过程的学习和实际操作,使学生了解直流电机的基本原理、结构特点以及启动过程中的关键技术。
通过实训,提高学生对直流电机控制系统的认识,培养动手实践能力和故障排除能力。
二、实训内容1. 直流电机基本原理及结构(1)直流电机的工作原理:直流电机通过电磁感应产生转矩,驱动负载旋转。
当电机的线圈通过直流电流时,线圈在磁场中受到力的作用,从而产生转矩,使电机旋转。
(2)直流电机的结构:直流电机主要由定子、转子、电刷、换向器和端盖等部分组成。
2. 直流电机启动过程及关键技术(1)启动过程:直流电机启动时,需要先使电机转子旋转起来,然后逐渐增加电流,以达到额定转速。
(2)关键技术:①启动转矩:启动转矩是电机启动时克服静摩擦力所需的转矩。
启动转矩越大,电机启动速度越快。
②启动电流:启动电流是电机启动时线圈中通过的电流。
启动电流越大,电机启动转矩越大。
③启动时间:启动时间是电机从静止到达到额定转速所需的时间。
3. 直流电机启动实训步骤(1)准备实训器材:直流电机、电源、启动装置、电流表、电压表、转速表等。
(2)连接电路:按照实训要求,将直流电机、电源、启动装置等连接好。
(3)观察电机启动过程:启动电机,观察启动转矩、启动电流、启动时间等参数。
(4)调整启动参数:根据观察结果,调整启动装置,使电机启动过程满足要求。
(5)记录数据:记录电机启动过程中的各项参数,如启动转矩、启动电流、启动时间等。
(6)分析数据:对记录的数据进行分析,找出影响电机启动的关键因素。
三、实训结果与分析1. 实训结果通过本次实训,学生对直流电机启动过程有了直观的认识,掌握了启动过程中的关键技术。
在实训过程中,成功启动了直流电机,并记录了启动转矩、启动电流、启动时间等参数。
2. 数据分析(1)启动转矩:在实训过程中,电机启动转矩满足要求,说明电机具备足够的启动转矩。
(2)启动电流:启动电流较大,说明电机启动时需要较大的电流来克服静摩擦力。
直流电机实验报告直流电机实验报告引言直流电机是一种常见的电动机,其工作原理基于直流电流的流动。
本次实验旨在通过对直流电机的实际操作和观察,深入了解其结构、特性和应用。
实验装置和步骤实验所用的装置包括直流电机、电源、电流表、电压表和转速计。
实验步骤如下:1. 将直流电机与电源连接,确保电源的极性正确。
2. 将电流表和电压表分别连接到电机的电源端和负载端。
3. 打开电源,逐渐增加电流,记录电流表和电压表的读数。
4. 使用转速计测量电机的转速,并记录下来。
实验结果和分析通过实验,我们得到了电流表和电压表的读数以及电机的转速。
根据这些数据,我们可以分析直流电机的特性。
1. 电流和电压之间的关系我们可以观察到,随着电流的增加,电压也相应增加。
这是因为直流电机的电阻和电动势之间存在一定的关系,电流增加时,电机内部的电压降也会增加。
2. 转速和电压之间的关系我们还可以发现,随着电压的增加,电机的转速也增加。
这是因为电压的增加会导致电机受到更大的驱动力,从而加速转动。
3. 转速和负载之间的关系在实验中,我们可以通过改变负载来观察电机的转速变化。
当负载增加时,电机的转速会减小。
这是因为负载的增加会增加电机的负载转矩,使电机更难以转动。
应用领域和意义直流电机广泛应用于各个领域,包括工业、交通、家用电器等。
其主要应用包括:1. 工业自动化:直流电机可用于驱动机械设备,如输送带、机床等。
2. 交通运输:直流电机可用于汽车、电动自行车等交通工具的驱动系统。
3. 家用电器:直流电机可用于吸尘器、洗衣机等家用电器的驱动。
直流电机的实验研究对于深入了解其特性和应用具有重要意义。
通过实际操作和观察,我们可以更好地理解电机的工作原理和性能特点。
同时,对于电机的应用领域和改进也提供了一定的参考和指导。
结论通过本次实验,我们对直流电机的结构、特性和应用有了更深入的了解。
我们观察到了电流和电压、转速和电压、转速和负载之间的关系,并分析了这些关系的原因。
一、实训目的本次直流电机控制实训旨在通过实际操作,让学生掌握直流电机的工作原理、控制方法及其在实际应用中的调试技巧。
通过实训,学生能够了解直流电机的驱动电路、控制电路以及相关的控制算法,提高动手能力和实际应用能力。
二、实训内容1. 直流电机的工作原理及结构首先,我们了解了直流电机的基本工作原理。
直流电机主要由定子、转子、电刷、换向器等部分组成。
当电流通过电刷和换向器时,在转子线圈中产生磁场,从而与定子磁场相互作用,产生转矩,使转子转动。
2. 直流电机的驱动电路在了解了直流电机的基本结构和工作原理后,我们学习了直流电机的驱动电路。
驱动电路主要包括电源电路、保护电路、控制电路和电机驱动电路。
电源电路为电机提供所需的直流电压;保护电路用于防止电机过载、短路等故障;控制电路用于控制电机的转速和转向;电机驱动电路则将控制信号转换为电机所需的电压和电流。
3. 直流电机的控制方法直流电机的控制方法主要有两种:脉宽调制(PWM)控制和模拟控制。
PWM控制通过改变脉冲宽度来控制电机的转速,具有响应速度快、精度高等优点;模拟控制则通过改变电压和电流的大小来控制电机的转速,具有电路简单、成本低等优点。
4. 实训过程在实训过程中,我们首先搭建了直流电机的驱动电路,并使用Keil软件编写了控制程序。
程序主要包括以下部分:(1)初始化:设置PWM占空比、定时器等参数;(2)主循环:读取编码器反馈信号,计算电机转速;(3)控制算法:根据设定转速与实际转速的差值,调整PWM占空比,实现电机转速的闭环控制;(4)显示:在LCD显示屏上显示电机转速、占空比等信息。
在程序编写完成后,我们使用Proteus软件对电路进行了仿真,验证了程序的correctness。
仿真结果表明,电机转速能够稳定在设定值附近。
5. 实训结果分析通过本次实训,我们掌握了直流电机的驱动电路、控制方法以及调试技巧。
以下是实训结果分析:(1)PWM控制效果较好,电机转速稳定,波动较小;(2)控制程序简单易读,易于修改和扩展;(3)电路搭建过程较为顺利,未出现明显问题。
一、前言直流电机因其结构简单、控制方便、调速性能好等优点,在工业、农业、国防等领域得到广泛应用。
为了更好地掌握直流电机控制技术,提高自己的实践能力,我参加了为期两周的直流电机控制实训。
以下是本次实训的总结。
二、实训目标1. 熟悉直流电机的基本原理和结构;2. 掌握直流电机控制系统的设计方法;3. 学会使用常用控制电路和电子元器件;4. 培养团队合作精神和实际操作能力。
三、实训内容1. 直流电机基本原理与结构实训期间,我们学习了直流电机的基本原理,包括电机的工作原理、转矩与转速的关系、电机的类型等。
通过理论学习,我们了解了直流电机的结构,包括定子、转子、电刷、换向器等部分。
2. 直流电机控制系统设计在实训过程中,我们学习了直流电机控制系统的设计方法。
首先,根据实际需求确定电机的额定参数;其次,设计电机驱动电路,包括电机电源、驱动器、保护电路等;最后,编写控制程序,实现对电机的控制。
3. 常用控制电路和电子元器件实训中,我们学习了常用控制电路和电子元器件的应用。
例如,晶体管、MOS管、继电器、光耦合器等。
通过实际操作,我们掌握了这些元器件的选型、连接和调试方法。
4. 实际操作与调试在实训过程中,我们分组进行了直流电机控制系统的设计与制作。
首先,我们根据实训要求,确定了电机参数和控制要求;然后,我们设计电路,选型元器件,并进行焊接;最后,我们编写控制程序,调试系统。
四、实训成果1. 成功制作了一款直流电机控制系统,实现了电机的启动、停止、正转、反转和调速等功能;2. 掌握了直流电机控制系统的设计方法,为今后从事相关领域工作奠定了基础;3. 增强了团队合作精神,提高了实际操作能力;4. 深化了对直流电机基本原理和结构的理解。
五、实训体会1. 理论与实践相结合本次实训使我深刻体会到,理论知识是实践的基础,实践是检验理论的唯一标准。
在实训过程中,我们不仅学习了理论知识,更重要的是将所学知识应用到实际操作中,提高了自己的动手能力。
直流电机报告《电机与电力拖动》课程设计报告设计题目:直流电动机制动设计学生姓名:尤鹏达专业班级: 14本科电气(1)班学号: 1412406502029 指导教师:胡林林课程设计时间: 2017.3.13-2017.3.17目录一、设计目的 (1)二、系统设计要求 (1)三、正文 (2)(一)、直流电动机的基本结构和工作原理 (2)(二)、反接制动 (3)(三)、回馈制动 (5)(四)、能耗制动 (6)(五)、参数设定和计算 (11)四、总结 (12)五、参考文献 (13)《直流电动机制动设计》课程设计报告摘要:直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。
因其优良的起动、调速和制动性能而在电力拖动中得到广泛应用。
直流电动机按励磁方式分为他励、并励、串励和复励四种。
直流电动机有三种制动状态:能耗制动、反接制动(电压反向反接和电动势反向反接)和回馈制动。
本文在直流电动机的结构与工作原理的基础上,给出了电机制动的定义,对电机制动的方法进行了简单介绍,并着重分析了他励直流电动机制动的三种制动状态,通过一系列实验重点介绍能耗制动。
关键词:直流电动机;能耗制动;反接制动;回馈制动一、设计目的1、通过课程设计,对所学的直流电机的工作原理及其制动方式进行的复习与总结,巩固所学的理论知识。
2、通过本次课程设计提高学生分析问题和解决问题的能力。
3、学会使用网络资源进行相关文献和资料的查找。
4、培养团队合作的精神。
二、系统设计要求能耗制动是一种制动形式。
又分为直流电机的能耗制动和交流电机的能耗制动。
他励直流电机的能耗制动:电动机在电动状态运行时若把外施电枢电压U突然降为零,而将电枢串接一个附加电阻R,即将电枢两端从电网断开,并迅速接到一个适当的电阻上。
电动机处于发电机运行状态,将转动部分的动能转换成电能消耗在电阻上。
随着动能的消耗,转速下降,制动转矩也越来越小,因此这种制动方法在转速还比较高时制动作用比较大,随着转速的下降,制动作用也随着减小。
能耗制动又分两种,分别用于不同场合:迅速停机和下放重物。
若电动机拖动的是反抗性恒转矩负载,则通过迅速停机的方法进行能耗制动,若拖动位能性恒转矩负载,则通过下放重物进行能耗制动。
能耗制动是一种常见的制动方法,广泛应用在工业生产中,有优点同时也存在着缺点,在这份课程设计中,我们将会仔细分析能耗制动是怎么实现的,使得我们更好的了解和利用它,同时尽最大努力提出改进。
三、正文直流电动机的启动·制动的动态性能好,可以在很多快速调速的场合应用。
在生产过程中,经常需要采取一些措施使电动机尽快停转,或者从某高速降到某低速运转,或者限制位能性负载在某一转速下稳定运转,这就是电动机的制动问题。
实现制动有两种方法,机械制动和电磁制动。
电磁制动是使电机在制动时使电机产生与其旋转方向相反的电磁转矩,其特点是制动转矩大,操作控制方便。
直流电机的电磁制动类型有能耗制动、反接制动和回馈制动。
(一)、直流电动机的基本结构和工作原理直流电动机可分为两部分:定子与转子。
其中定子包括:主磁极,机座,换向极,电刷装置等。
转子包括:电枢铁芯,电枢绕组,换向器,轴和风扇等。
如下图所示: N φ φ S i a b c d F F i i +AB-n 电动机模型 图1-1电动机模型(1)、定子 定子就是发动机中固定不动的部分,它主要由主磁极、机座和电刷装置组成。
主磁极是由主磁极铁芯(极心和极掌)和励磁绕组组成,其作用是用来产生磁场。
极心上放置励磁绕组,极掌的作用是使电动机空气隙中磁感应强度分配最为合理,并用来阻挡励磁绕组。
主磁极用硅钢片叠成,固定在机座上。
机座也是磁路的一部分,常用铸钢制成。
电刷是引入电流的装置,其位置固定不变。
它与转动的交换器作滑动连接,将外加的直流电流引入电枢绕组中,使其转化为交流电流。
直流电动机的磁场是一个恒定不变的磁场,是由励志绕组中的直流电流形成的磁场方向和励磁电流的关系确定。
在微型直流电动机中,也有用永久磁铁作磁极的。
(2)、转子转子是电动机的转动部分,主要由电枢和换向器组成。
电枢是电动机中产生感应电动势的部分,主要包括电枢铁芯和电枢饶组。
电枢铁芯成圆柱形,由硅钢片叠成,表面冲有槽,槽中放电枢绕组。
通有电流的电枢绕组在磁场中受到电磁力矩的作用,驱动转子旋转,起了能量转换的枢纽作用,故称“电枢”。
换向器又称整流子,是直流电动机的一种特殊装置。
它是由楔形铜片叠成,片间用云母垫片绝缘。
换向片嵌放在套筒上,用压圈固定后成为换向器再压装,在转轴上电枢绕组的导线按一定的规则焊接在换向片突出的叉口中。
在换向器表面用弹簧压着固定的电刷,使转动的电枢绕组得以同外电路连接起来,并实现将外部直流电流转化为电枢绕组内的交流电流。
(二)、反接制动反接制动可用两种方法实现,即转速反向(用于位能负载)与电枢反接(一般用于反抗性负载)。
(1)、转速反向的反接制动他励直流电动机拖动位能性负载,如起重机下放重物时,若在电枢回路串入大电阻,致使电磁转矩小于负载转矩,这样电机将被制动减速,并被负载反拖进入第Ⅳ象限运行。
特点:ΩR 较大,使Z st T T <电枢电路的电压平衡方程式变为a a a a E U E U R R I +=--=+)()(Ω转速反向的反接制动特性方程式为T C C R R n n T e a 2Ω0Φ+-=<0 (n 为负)图1-2转速反向的反接制动电路图转速反向的反接制动的机械特性曲线就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性在第四象限的部分。
由曲线知,因Z st T T <重物加速下放,直到D 点Z T T =时,获得稳速下放(一般0n n <)由于Ω+R E U a ,2U 可达到N 必须较大,限制a I ,同时保证Z st T T <,由a a a a a I E UI R R I +=+)(Ω2上式表明,a UI 与a EI 两者之和消耗在电枢电路的电阻ΩR R a + 上。
(2)、电枢反接的反接制动图1-3电枢反接的反接制动图特点:U<0,ΩR R R a += 机械特性:T C C R R n n T e a 2Ω0Φ+--= 电枢反接的反接制动机械特性是一条过-n 0 的直线,在第二象限部分(BC 段)。
(n 为正,T 为负)(三)、回馈制动(1)、正向回馈制动他励直流电动机通过降低电压来减速时,若电压下降幅度较大,会使得工作点经过第II 象限,如图中的BC 段,转速为正而电磁转矩为负,电动机运行于制动状态。
在这一过程中,由于电源电压下降,使得Ea>U ,电流方向改变,电能从电动机回馈到电源。
在电力机车下坡时,由于重力作用使得电动机转速高于原来的空载转速,Ea 增大,超过U 以后,电流也会反向,进入正向回馈制动状态。
(2)、反向回馈制动他励电动机拖动势能性恒转矩负载运行。
反接电源电压并给电枢支路串入限流电阻。
工作点将会稳定在第iv 象限。
在D点,电动机的转速高于理想空载转速,Ea>U ,电流流向电源,属于反向回馈制动。
反向回馈制动常用于高速下放重物时限制电机转速。
(四)、能耗制动(1)、制动方法制动和制动过程直流电动机的制动方式有多种:能耗制动、反接制动和回馈制动。
在此我们选择的研究方向是能耗制动。
直流电动机开始制动后,电动机的转速从稳态转速到零或反向一个转速值(下放重物的情况)的过程称为制动过程。
对于电动机来讲,我们有时候希望它能迅速制动,停止下来,如在精密仪器的制动过程中,液晶显示屏幕的切割等等,但有的时候我们却希望电机能够慢慢地停下来,利用惯性来工作。
于是,直流电动机能耗制动又分为迅速停机和下放重物两种方式。
(2)、能耗制动之迅速停机1、迅速停机之机械特性如图1-4所示,制动之前,转速n不为零,甚至相对较大,电动机平稳的运行。
此时直流电动机的反电动势(E=Ce*Φ*n)存在甚至在某些场合很大,由于电枢电阻Ra较小,Ia=(U-E)/R a。
当我们开始制动瞬间,电动机系统因为惯性继续旋转,n的方向不变,由于磁场方向不变,故E的方向也不变。
由于电源被瞬间切除,此时相对于之前正常运转状态,电流方向I a改变,而磁场方向不变,使得T反向成为制动转矩。
此时电动的转速就迅速下降至零(在T和T的共同作用下)。
当n=0时,E=0;Ia=0;L制动转矩和负载转矩都消失,电动机自动停机。
图1-4迅速停机之机械特性图2、迅速停机之状态分析上述过程我们也可以用公式来说明,电动状态时,如图1-5:图1-5能耗制动迅速停机电路图n与T关系如下:能耗制动时,如图1-6:图1-6能耗制动迅速停机电路图Ua=0,电枢回路中又增加制动电阻Rb.n与T关系如下:n= -(Ra+Rb)*T/(CE*CT*Φ*Φ)那么为什么要串入电阻Rb呢?如果没有Rb,在制动的瞬间,E的大小不变(E=Ce*Φ*n),一般情况E的值较大,那么此时的电流将会很大,很可能超出电枢回路电流的最大允许值Iamax,所以我们一般在迅速停机制动的同时,也串入一个电阻,并且这个电阻值有要求:Iab=E/(Ra+Rb)<= Iamax式中,Ea=Eb,是工作于b点和a点时的电动势。
由此求得:Rb>=Eb/Iamax-Ra(3)、能耗制动之下放重物1、下放重物之机械特性如图1-7,如果电动机位能性很转矩负载。
制动前,系统工作在机械特性1与负载特性3的交点a上,电动机以一定的速度提升重物。
在需要稳定下放重物时,速度不会突变,则由a点移动b点,此时电动机处于能耗制动状态,此时由b点移动到O 点,这个过程与能耗制动的迅速停机过程情况一样。
但此时电动机不会停止不动而是,在负载转矩的作用下,电动机反转,即反向启动,工作点开始在第四象限继续下移,此时n反向,Ia又回到正向,那么T依旧提供向上拉力,TL不变,则当下降速度越来越大,E(正向)也越来越大(E=Ce*Φ*n),Ia也越来越大,T也越来越大(T=CT*Φ*Ia),最终在c点处达到平衡。
这是能耗制动下放重物的过程。
能耗制动运行与能耗制动过程相比,由于n反向,引起E反向,使得Ia与最初的上升时方向相同,T也同样。
下图是能耗制动过程中,n>0,T<0;在能耗制动运行时,n<0,T>0的情况。
图1-7能耗制动迅速停机过程2、下放重物之状态分析能耗制动的运行过程也可以用公式来说明。
如图1-8:图1-8制动后的电路图n与T关系如下:n= -(Ra+Rb)*T/(CE*CT*Φ*Φ)当平衡的时候,如图1-9:图1-9制动后的电路图T=TL,则可以得出:n= (Ra+Rb)*TL /(CE*CT*Φ*Φ)同样,能耗制动运行的效果与制动电阻Rb的大小有关,Rb小,特性2 的斜率小,转速小,下放重物慢(Rb在满足要求内)。