浙江大学-电机学讲义(绪论+习题)第一章_直流电机

一、授课时间：第1次二、教学目的：掌握直流电机的基本工作原理与结构，明确额定值三、教学重点及难点：直流电机的基本工作原理与结构四、教学内容及过程：（一）引入新课：1、生活中电机的应用；2电机的作用；3、引出电机的结构、原理如何？（二）讲授新课1.1直流电机的概述1.1.1基本工作原理1、直流发电机的基本工作原理直流电机分为直流电动机和直流发电机两大类，其工作原理可通过直流电机的简化模型进行说明。

从图可看出，导体ab和cd中感应电动势方向是交变的，而和电刷A接触的导体总是位于NK下，和电刷B接触的导体总是在S极下，因此电刷A 的极性总为正，而电刷B的极性总为负，在电刷两端可获得直流电动势输出。

感应电动势的方向由两个因素决定；1.导体的运动方向；2.气隙磁场的极性。

改变其中之一就可以改变感应电动势的方向。

2、直流电动机的基本工作原理.(a) (b)电磁力F的方向由两个因素决定：1•导体中的电流方向；2•气隙磁场的极性。

改变其中之一就可以改变电磁力F的方向。

同一台直流电机即可作发电机运行，也可作电动机运行一一可逆性1.1.2基本结构1 •定子部分(1)机座机座既可以固定主磁极、换向极、端盖等，又是电机磁路的一部分 (称为磁轭)。

机座一般用铸钢或厚钢板焊接而成，具有良好的导磁性能和机械强度。

(2)主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场，由主磁极铁心和主磁极绕组(励磁绕组)构成。

主磁极铁心一般由1.0m m〜1.5m m厚的低碳钢板冲片叠压而成，包括极身和极靴两部分。

极靴做成圆弧形，以使磁极下气隙磁通较均匀。

极身上面套有励磁绕组，绕组中通入直流电流。

整个磁极用螺钉固定在机座上。

(3)换向极换向极用来改善换向，由铁心和套在铁心上的绕组构成，其绕组中流过的是电枢电流。

换向极装在相邻两主极之间，用螺钉固定在机座上。

(4)电刷装置电刷与换向器配合可以把转动的电枢绕组电路和外电路连接并把电枢绕组中的交流量转变成电刷端的直流量。

第一章直流电机的原理与结构一、名词解释1、电枢：在电机结构中能量转换的主要部件或枢纽部分。

2、换向：直流电机元件的换向是元件从一条支路经过固定不动的电刷短路，进入另一条支路，电流方向的改变过程。

3、额定值：在正常的、安全的条件下，电气设备所允许的最大工作参数。

4、电机：机电能量（或机电信号）相互转换的机械电磁装置。

5、交流电机：交流电能与机械能量相互进行转换的机械电磁装置。

6、交流电动机：把交流电能转换为机械能量的机械电磁装置。

7、交流发电机：把机械能量转换为交流电能的机械电磁装置。

8、直流电机：直流电能与机械能量相互进行转换的机械电磁装置。

9、直流发电机：把机械能量转换为直流电能的机械电磁装置。

10、直流电动机：把直流电能转换为机械能量的机械电磁装置。

11、第一节距：同一元件的两有效件边在电枢圆周上所跨的距离。

12、第二节距：相邻两元件前一个元件的末边与后一个元件首边，在电枢圆周上所跨的距离。

13、第三节距：相邻两元件同名边（同为首边或末边）在电枢圆周上所跨的距离。

14、极距：相邻两个磁极轴线之间的距离。

15、电角度：磁场在空间变化一周的角度表示。

二、填空1、电机铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。

2、电机铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。

3、电机铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。

4、直流电机电枢反应是主磁场与电枢磁场的综合。

5、直流电机电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。

6、直流电机电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。

7、直流电机电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。

8、直流电机电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。

9、直流电机电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。

10、直流电机电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。

11、直流电机电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。

12、直流发电机电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。

13、直流发电机电枢反应是主磁场与电枢磁场的综合。

14、直流电动机电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。

该教案格式是根据国家示范性中职学校标准编制教案格式2 （适用于任务驱动教学）教案首页（教学内容）第1章直流电机§1.1直流电机的基本工作原理与结构直流电机是人类最早发明和应用的一种电机，虽然目前不如交流电机应用普通，但是，直流电动机具有比交流电动机较为优良的调速和起动性能。

它的调速范围广，平滑性、经济性较好，采用晶闸管调速系统更为方便；它的起动转矩较大。

这种性能对有些机械的拖动是十分重要的，例如大型机床、电力机车、大型轧钢机、大型起重设备等。

直流发电机过去是直流电的主要电源之一，广泛地用在电解、电镀、充电等设备中，也用作同步电机的励磁和直流电动机的电源。

由于晶闸管整流技术日益发展，在某些场合已经取代直流发电机。

直流电动机的优点：（1）调速范围广，易于平滑调节（2）过载、启动、制动转矩大（3）易于控制，可靠性高（4）调速时的能量损耗较小缺点:（1）换向困难，容量受到限制，不能做的很大；（2）制造工艺复杂，生产成本高；（3）运行时由于电刷与换向器之间容易产生火花，可靠性较差，维护较麻烦。

（4）调速时的能量损耗较小人们虽做过很多研究工作来改善交流电动机的性能，但还不能全部用交流拖动来代替直流拖动。

因而，在某些机械的拖动中，仍需用直流电动机。

应用:轧钢机、电车、电气铁道牵引、造纸、纺织拖动。

直流发电机用作电解、电镀、电冶炼、充电、交流发电机励磁等的直流电源。

任何电机的工作原理都是建立在电磁感应和电磁力这个基础上。

在不同的外部条件下，电机中能量转换的方向是可逆的。

如果从电机轴上输入机械功率，电枢绕组中感应电动势大于端电压，即U时，电机运行于Ea发电机状态，将机械能转化为电能，从电刷两端输出电能；如果从电枢输入电功率，电枢绕组中感应电动势小于外加端电压，即UE时，电机运a行于电动机状态，将电能转换为机械能，从轴上输出机械能。

1.1.1 直流发电机的工作原理1、工作原理：电磁感应定律导体在磁场中运动时，导体中会感应出电势e 。