《电机及其拖动》第一章
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第1章直流电机要点提示:1.直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一。
2.直流电机由两大部分组成:定子和转子。
3.掌握直流电机的工作原理。
4.掌握直流电动机的工作特性:转速特性、转矩特性、效率特性5.掌握直流电机定子绕组的励磁方式有:他励、并励、串励、复励。
6.理解电枢绕组中一个元件经过电刷从一个支路转换到另一个支路的过程称为换向。
7.直流电机的感应电动势:电枢绕组中的感应电动势,即正负电刷之间的感应电动势。
1.1 直流电机的基本工作原理与结构电机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。
按工作电源种类可分为直流电机和交流电机。
直流电机按能量转换的方向可分为直流电动机和直流发电机。
在电机发展的历史上,直流电机的发明较早,它的电源是电池,后来才出现了交流电机。
直流电机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力,比较容易控制。
常用于调速要求较高的生产机械上,如轧钢机,矿井提升设备,大型起重机,电力机车,挖掘机械和纺织机械等;同时直流发电机可用来作为直流电机以及交流电机的励磁直流电源。
直流电机的换向问题,限制了直流电机的极限容量,又增加了维护的工作量。
随着近年来电力电子技术的发展,在很多领域内,直流电机有逐步被交流电机取代的趋势。
但在某些要求调速范围大、调速性高、精密度好、控制性能优异的场合,直流电机的应用目前仍占有较大的比重。
1.1.1 直流电机的结构任何电机都包括三大部分:定子、转子和气隙。
同一般类型电机一样,直流电动机和直流发电机在主要结构上基本相同,都由定子、转子和气隙三部分组成。
如图1.1.1所示。
直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、换向极、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。
1.定子定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置和端盖等组成,其剖面结构如图1.1.2所示其主要作用是产生主磁场和作为电机的机械支架。
1)主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场。
主磁极由铁心和励磁绕组两部分组成,通过螺钉固定。
绪论一、电机的作用电机是与电能的生产、传输、和使用有关的能量转换机械:*电能的产生是由发电机完成,发电机把其它形式的能量转换为电能;*在电能的传输过程中,为了减少输电线路的能量损耗,远距离采用高压输电,然后再降压供给用户,升压和降压都是由变压器完成;*在工矿企业及家庭等场所,人们使用电动机把电能转换成机械能。
二、电机的分类动力类:变压器旋转电机:直流电机(发电机、电动机)交流电机(异步机、同步机)控制类:伺服电动机、测速发电机、旋转变压器、自整角机、步进电动机三、基本的电磁定律1.磁路描述磁场的两个基本的物理量:磁感应强度B、磁场强度H磁感应强度(也叫磁通密度)为B=Φ/A磁场强度H=B/μ=Φ/μA其中:μ称为导磁系数(磁导率)(H/M)(亨/米)BμμH铁磁材料的磁化曲线2.全电流定律(安培环路定律)揭示了电产生磁的本质,阐明电流与其磁场的大小及方向的关系。
全电流定律:在一磁场内,磁场强度H 沿任一回路的线积分等于这回路所匝链的总电流(磁场强度的方向:切线方向)∑⎰==NI i L d H L当H 、B 为常数时,沿铁心有效长度L 作积分时,上式可写成:⎰==NI HL HdL称:F=NI 为作用在整个磁路上的磁动势。
由F=HL=(Φ/μA )L=(L/μA )Φ=R MΦ得:Φ=F/RM 此式称为磁路欧姆定律其中:R M 为整个磁路的总磁阻3.电磁感应定律电磁感应定律(楞次定律):当线圈中匝链的磁通变化时,在线圈中将感生电动势,这一现象叫电磁感应。
感应(生)电动势的一般表达式:d we Φ-=e=BLv4.电磁力定律在大小和方向恒定的磁场中导体所受到的电磁力为F(F是由电流和磁场的相互作用产生的,故称电磁力)F=BLi第一章直流电机的原理本章要求:掌握直流发电机和直流电动机的工作原理。
了解直流电机的结构、电枢绕组。
熟练掌握并能正确使用直流电机的额定值。
熟练掌握直流电机的励磁方式。
搞清直流电机空载磁场,正确理解磁化曲线。
电机及拖动基础知识要点复习电机复提纲第一章:概念:主磁通、漏磁通、磁滞损耗、涡流损耗。
磁路的基本定律:安培环路定律:XXX。
磁路的欧姆定律:作用在磁路上的磁动势F等于磁路内的磁通量Φ乘以磁阻Rm。
磁路与电路的类比:与电路中的欧姆定律在形式上十分相似。
E=IR。
磁路的基尔霍夫定律:1)磁路的基尔霍夫电流定律:穿出或进入任何一闭合面的总磁通恒等于零。
2)磁路的基尔霍夫电压定律:沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位差的代数和。
第二节常用铁磁材料及其特性铁磁材料:1、软磁材料:磁滞回线较窄。
剩磁和矫顽力都小的材料。
软磁材料磁导率较高,可用来制造电机、变压器的铁心。
2、硬磁材料:磁滞回线较宽。
剩磁和矫顽力都大的铁磁材料称为硬磁材料,可用来制成永久磁铁。
铁心损耗:1、磁滞损耗——材料被交流磁场反复磁化,磁畴相互摩擦而消耗的能量。
2、涡流损耗——铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的热能损耗。
3、铁心损耗——磁滞损耗和涡流损耗之和。
第二章:一、换向:尽管电枢在转动,但处于同一磁极下的线圈边中电流方向应始终不变,即进行所谓的“换向”。
二、直流电机的应用:作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压,电枢旋转,拖动生产机械旋转,输出机械能;作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢,电刷端引出直流电动势,作为直流电源,输出电能。
三、直流电机的主要结构:定子的主要作用是产生磁场,转子又称为“电枢”,作用是产生电磁转矩和感应电动势。
要实现机电能量转换,电路和磁路之间必须在相对运动,所以旋转电机必须具备静止的和转动的两大部分,且静止和转动部分之间要有一定的间隙(称为:气隙)。
四、直流电机的铭牌数据:直流电机的额定值有:1、额定功率PN(kW);2、额定电压UN(V);3、额定电流IN(A);4、额定转速nN(r/min);5、额定励磁电压UfN(V)。
五、直流电机电枢绕组的基本形式:直流电机电枢绕组的基本形式有两种:一种叫单叠绕组,另一种叫单波绕组。