电机学精品课件--直流电机的换向

2
Bxldx
2
Ia 2aai
重要结论： TemCMIa
CM
pZ
2a
〔CM为转矩系数、转矩常数〕
特点： ·增加电机磁极对数p或总导体数 Z可增大电磁转矩。 TemCTIa，CT＝CM＝常数
·对他励DCCM －M60，9不.55考虑电枢反 响影响时、Ce励磁2电流恒定时，有
七、直流电机的换向
1、换向的电磁现象
〔3〕dx区间内导体所建d立 T 的T x(转D Z a矩d：)x B xlai2 Z dx
〔4T 〕主 2 2d 极 T 下Z 2 a 导i 2 2 体B xl产d 生其Z 2 x a 的中i转磁矩通：
T e m 2 p 2 T p 2 Z 2 2 a a a 2 i p a I a Z C M I a
Z 直流 F 发电机 D 电动机 W 卧式 L 立式
直流电机
O 封闭 C 船用 K 高速 Q 牵引 Y 冶金
2、直流电机的额定值：
〔1〕额定功率 PN 指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输
出功率，单位为 “W〞。当功率大于1kW或1MW时, 那么用“kW〞或“MW〞表示。
注意：
对于直流发电机，PN是指输出的电功率，它等于额 定电压和额定电流的乘积。PN＝UNIN
〔1〕电抗电动势 exeL eM L xd d ai tL x2 T iK a 〔2〕电枢反响电动势 e a ea2NyBalv
2、改善换向的方法
3、补偿绕组
B a x 0H a x 0F a(xT)
Fa xy
1
2iaNy(A),2x2
Faxy 12iaNy(A),2x32
N
N
N
几何
中性线

换向极的绕组应与电枢绕组串联，极性与电枢 磁通势方向相反。
换向线圈中电动势方向及换向极位置和极性
例1-9 某台直流电动机，在运行时后刷边发生火花， 如在换向极根部加装铜垫片，运行时便无火花，为 什么？
解： 运行时后刷边发生火花属于延迟换向，其原 因是换向元件中电抗电动势大于换向极电动势。 为改善换向，消除火花，应该设法增加换向极电 动势，这就要求增强换向极的磁场。假设在换向 极的根部加装非磁性的铜垫片做成第二气隙，整 个换向极磁路的总气隙长度虽未改变，但极面下 的气隙减小了。这样可以减小换向极的漏磁通， 增加了换向极的有效磁通，使换向极电动势增加， 从而到达消除火花的目的。
花，伴得损坏换向器及电
换向器上将出现灼痕，同时电刷 刷
将被烧焦或损坏
一、直流电机的换向过程
结论：一个元件从一个支路换到另一个支路 时要经过电刷。元件里的电流必然改变方向
以单叠绕组的线 圈为例，它附属 于电刷右侧支路， 经历了被电刷短 路后，变成属于 电刷左侧支路， 这一过程中，线 圈中的电流从ia 改变成 -ia，完 成了电流换向， 换向周期Tc是极 短的
火花的等级技术标准
火花等 级
电刷下火花程度
换向器及电刷状态
允许运行方式
1
无火花
电刷边缘仅小部分(约1/5 至1/4 刷边长)有断续的几点点状火 花
换向器上没有黑痕及电刷上没有 灼痕
允许长期连续运行
电刷边缘大部分(大于1/2 刷边 长)有连续的、较稀的颗粒状 火花
换向器上有黑痕，但不发展，用 汽油擦其表面即能除去，同时在 电刷上有轻微灼痕
二、影响换向的电磁原因
前述换向线圈换向过程中所处的主磁场为零，电动势为零，称直线换向如图曲线1所示。但实际中，换向线圈中存在： 〔1〕电抗电动势e 由换向电流变换产生的自感电势和互感电动势，阻碍换向，与换向前的电流同方向。 〔2〕电枢反响电动势ea 由电枢磁场引起的电动势，阻碍换向，与换向前的电流同方向。

教师示范
分组进行训练
分解动作要领
【教学意图】 利用“示范演示法”“情景教学法”，增大技能训 练的程度,让学生熟练的掌握用感应法寻找电刷中性 线位置的基本技能。
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实施过程（60分钟）
3 电机保养常用方法：定期进行换向器和电刷的维护
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换向片的检修
电刷的研磨
【教学意图】 采用“示范演示法”并利用视频资源，使学 生分组训练，掌握定期进行电机维护的基本 步骤及基本技能。
1
直流电机 换向火花的分析及改善
2
1 教材分析 2 教学目标 3 设计理念 4 教学设计 5 版书设计
3
1 教材分析
课程定位从精、 深、透向广、 博、宽转变， 突出理论教学 与工程训练并 重的理念。
教材选用劳动 出版社高职教 材《电机原理 与维修》
4
1 教材分析
所有电机在本质上都属于交流电 机，变压器、异步电机具有单边励 磁的特点，主磁通不变;直流电机、 同步电机具有双边励磁的特点,主磁 通受控于负载。鉴于以上的分析， 同时考虑到学生的认知规律，我们 对原教材进行重组： 重组后分5个模块，本次课的内容直流电机换向火花的分析及改善是 重组后模块3中的内容，计划4课时。
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检查与评估（20分钟）
填写检查单
检查评价
【教学意图】
通过师生交流 ，生生交流, 锻炼学生从解 决具体问题中 获取新知识、 新技能的能力
。
小组互评
填写实训报告
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知识拓展
任务引领:在完成了前面的改善换向任务之后,提 出新问题:除了电磁方面的主要原因以外,还有没 有其它的原因呢
学生讨论:(1)机械方面的(2)化学方面的
文字
这一环节的设计，用“分组讨论法”“合作探究 法”让学生掌握电机换向磁极的加装原则

注意: PN --- 输出功率 在发电机中，输出功率是电功率，因此
PN U N I N
在电动机中，输出功率是机械功率，因此
PN U N I NN
4.2 直流电机的气隙磁场与电枢反应
主磁通和主磁路
主磁通 --- 穿过气隙同时匝联定、转子的磁通
主磁路 --- 主磁通的路径 分为 8 段：2 段主磁极、 2 段气隙、 2 段转子齿、
一个导体中的感应电势：
ex Bxlv （1）
电刷两端引出的电枢电势：
N —— 转子绕组 总导体数
N
N
N
2a
2a
2a
Ea ex Bxlv lv Bx
1
1
1
令Bp 表示每极平均磁密，则：
Bp
1
B(x)dx
0
(3)
N
2a
Bx
1
N 2a
B
p
(4)
(2)
S
Bx
Bav n
将式（4）代入式（2）式：
yk＝7
• 特点： N
S
N
S
dq
1). 两个导体连成一个线圈，所有线圈串S 联形成闭N合的
电枢绕组
n
2). 为了在电刷间获得最大感应电势，电刷应与处于几 何中性线上的线圈相接触
12
89
12
Ad
qB
3并).联在支叠路绕，组并中联，支一路对数电2刷a=将2p闭（合极的数电）S枢绕组分成N 两n条
在波绕组中，上层边在同一极性磁极下的线圈串联
举例：复励直流电机 ➢ 复励发电机的功率流程图
P1
机械能
PM pm pFe p
p f pa ps pb
P2