直流电机工作原理.ppt

《直流电机工作原理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流电机工作原理.ppt（76页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、电机与拖动电机与拖动 12.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理 2.3 直流电机的磁场和电枢反应直流电机的磁场和电枢反应 2.2 直流电机的基本结构和额定值直流电机的基本结构和额定值 2.4 直流电机的感应电动势和电磁转矩直流电机的感应电动势和电磁转矩 2.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析 2.6 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析 第第2章章 直流电机直流电机 NSUNSU 线圈边中电流不改变方向，则平均线圈边中电流不改变方向，则平均 Te = 0。 第第2章章 直流电机直流电机 NSNSUU电刷电刷 线圈边切割磁力线会产生什么线圈边切割磁力线会产生什么？ 换向片换向

2、片 第第2章章 直流电机直流电机 直流直流电流电流交流交流电流电流电磁转矩电磁转矩(拖动转矩拖动转矩)换向换向 机械机械负载负载 旋转旋转 克克 服服 反电反电动势动势做功做功 电磁关系电磁关系第第2章章 直流电机直流电机 NSNSEE第第2章章 直流电机直流电机 电磁关系电磁关系 输出输出直流电直流电 换向换向 原动机原动机感应电动感应电动势和电流势和电流 电磁转矩电磁转矩 (阻转矩阻转矩) 做功做功 第第2章章 直流电机直流电机 气隙磁场的分布波形及线圈电动势波形气隙磁场的分布波形及线圈电动势波形 0b t 2 3 A X 0eXA t NS0AX +e0e t 第第2章章 直流电机直流电

3、机 每极下有每极下有 3 个串联线圈时的电动势波形个串联线圈时的电动势波形 0 e t 2 3 第第2章章 直流电机直流电机 (1) 主磁极主磁极(2) 换向极换向极(3) 电刷电刷(4) 机座机座(5) 端盖端盖(6) 轴承等轴承等 直流电机的定子直流电机的定子 主磁极主磁极 机座机座 主磁极铁心主磁极铁心 励磁励磁 绕组绕组 绝缘绝缘 框架框架 电枢铁心电枢铁心 螺栓螺栓 机座机座 换向极换向极 主磁极主磁极 第第2章章 直流电机直流电机 直流电机结构图直流电机结构图电枢绕组电枢绕组 主磁极主磁极电枢铁心电枢铁心 励磁绕组励磁绕组 磁轭磁轭 补偿磁极补偿磁极 附加极绕组附加极绕组 换向器换

4、向器 电刷装置电刷装置端盖端盖 风扇风扇 轴承轴承 轴轴 端盖端盖 第第2章章 直流电机直流电机 直流电机横向剖面图直流电机横向剖面图 主极铁心主极铁心 励磁绕组励磁绕组 定子磁轭定子磁轭 换向极换向极 换向极绕组换向极绕组 电枢导体电枢导体 电枢铁心电枢铁心 电枢齿电枢齿 电枢槽电枢槽 极靴极靴 底脚底脚 第第2章章 直流电机直流电机 直流电机的定子直流电机的定子第第2章章 直流电机直流电机 直流电机的换向极和电刷直流电机的换向极和电刷 换向极绕组换向极绕组 换向极铁心换向极铁心 铜丝辫铜丝辫 压紧弹簧压紧弹簧 电刷电刷 刷握刷握 第第2章章 直流电机直流电机 (1) 电枢铁心电枢铁心(2)

5、 电枢绕组电枢绕组(3) 换向器换向器(4) 转轴与风扇转轴与风扇 直流电机的转子直流电机的转子 (a) 转子主体转子主体 (b) 电枢钢片电枢钢片 第第2章章 直流电机直流电机 直流电机的换向器直流电机的换向器 连接片连接片 换向片换向片 云母环云母环 V 形套筒形套筒 第第2章章 直流电机直流电机 直流电机直流电机第第2章章 直流电机直流电机 单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、 复波绕组、蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。复波绕组、蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。 是构成电枢绕组的基本是构成电枢绕组的基本 单元，其两端分别与两单元，其两端分别与两 片换向片相连的单匝或片

6、换向片相连的单匝或 多匝线圈。多匝线圈。 电枢绕组的元件电枢绕组的元件 后端接后端接 上元件边上元件边 前端接前端接 下元件边下元件边 第第2章章 直流电机直流电机 两匝元件两匝元件 叠绕元件叠绕元件 波绕元件波绕元件 元件边元件边 (有效边有效边) 一对磁极在电枢表面所跨过的距离。一对磁极在电枢表面所跨过的距离。 =Z 2p 电枢总槽数电枢总槽数 极对数极对数 第第2章章 直流电机直流电机 N SN SN S y1 第一节距（用所跨过的槽数来表示第一节距（用所跨过的槽数来表示 ）。）。 y1= 为整距绕组；为整距绕组； y1 为长距绕组。为长距绕组。 y2 第二节距（用所跨过的槽数来表示第二

7、节距（用所跨过的槽数来表示 ） 。 y 合成节距：合成节距： y = y1y2 叠绕元件叠绕元件在电枢上的连接在电枢上的连接 1 234y1 y2 12k 波绕元件在电枢上的连接波绕元件在电枢上的连接 y1 y2 2 y y 第第2章章 直流电机直流电机 A B12345678A B1 2 3 48 7 6 5A B123456787 6 5 A 1 2 3 B 4 8 第第2章章 直流电机直流电机 A B812345676 5 4 3 7 8 1 2 A B 7 6 5 48 1 2 3ABA B12345678第第2章章 直流电机直流电机 电动机电动机 发电机发电机 e e e e e e

8、 e e EA1 2 3 48 7 6 5BIa 结论：结论： 整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路。整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路。 1 2 3 48 7 6 5ABIae e e e e e e e E第第2章章 直流电机直流电机 NSNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 5 6 8 9 11 12 1A1 B1 A2 B2 单叠绕组的展开图单叠绕组的展开图 nZ = p = = y1 = y2 = y = 12 2 3 3 2 1 第第2章章 直流电机直流电机 NSNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 5 6 8 9

9、11 12 1 A1 B1 A2 B2 单叠绕组的展开图单叠绕组的展开图 结论：结论： 每个主磁极下的元件串联成一条支路；每个主磁极下的元件串联成一条支路； 绕组的并联支路对数等于极对数，即绕组的并联支路对数等于极对数，即 a = 2= p。 nA1A2B1B23 6 4 7 5 811 8 10 7 9 69 12 10 1 11 25 2 4 1 3 12第第2章章 直流电机直流电机 单叠绕组的展开图单叠绕组的展开图NSNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 5 6 8 9 11 12A1 B1 A2 B2n 电刷的中心线对电刷的中心线对 着磁极的中心线：着磁极

10、的中心线： 电刷之间的电动电刷之间的电动 势最大。势最大。 被电刷短接的元被电刷短接的元 件电动势为零。件电动势为零。 习惯称习惯称 “电刷放在电刷放在 几何中心线位置几何中心线位置”。 磁极中心线磁极中心线 几何中心线几何中心线 第第2章章 直流电机直流电机 电机装配图电机装配图第第2章章 直流电机直流电机 发电机的发电机的 UN ：指输出电压的额定值。：指输出电压的额定值。 电动机的电动机的 UN ：指输入电压的额定值。：指输入电压的额定值。 发电机的发电机的 IN ：指输出电流的额定值。：指输出电流的额定值。 电动机的电动机的 IN ：指输入电流的额定值。：指输入电流的额定值。 发电机的

11、发电机的 PN ：指输出电功率的额定值：指输出电功率的额定值(UN IN ) 。 电动机的电动机的 PN ：指输出机械功率的额定值：指输出机械功率的额定值(UN INN ) 。 第第2章章 直流电机直流电机 额定状态额定状态 ： 指指 U、I、P、n 均为额定值的状态。均为额定值的状态。 满载状态满载状态 ： 指指 I = IN 的状态。的状态。第第2章章 直流电机直流电机 MMIfIa 他励他励 并励并励 串励串励 复励复励 I If Ia Ua Uf U MMU I Ia UI If If Ia 第第2章章 直流电机直流电机 GI Uf Ua If Ia 分为他励和自励。分为他励和自励。G

12、I Ia U If GIa If I U GIa U If I 他励他励 串励（自励）串励（自励） 并励（自励）并励（自励） 复励（自励）复励（自励） 第第2章章 直流电机直流电机 B0 空载时电枢电流可忽略不计。空载时电枢电流可忽略不计。 空载磁场由主磁极的励磁磁空载磁场由主磁极的励磁磁 动势单独作用产生。动势单独作用产生。 空载时磁场轴线与磁极轴线空载时磁场轴线与磁极轴线 相重合。相重合。 几何中性线：几何中性线： 相邻两主极之间的中心线。相邻两主极之间的中心线。 该处的径向磁通密度为零。该处的径向磁通密度为零。磁场轴线磁场轴线 磁极轴线磁极轴线 几何几何 中性线中性线 几何几何 中性线中

13、性线 第第2章章 直流电机直流电机 几何几何中性线中性线 直轴直轴d 交轴交轴q Fa 2 2 O x x Fa(x) Ba(x) 第第2章章 直流电机直流电机 消耗在消耗在 x 点处每个气隙上的电枢磁动势为点处每个气隙上的电枢磁动势为 ia 导体的电流；导体的电流； N 电枢总导体数；电枢总导体数； Da 电枢的直径。电枢的直径。 Nia DaA = 电枢表面单位长度上的安培导体数，电枢表面单位长度上的安培导体数， 称为电枢的称为电枢的线负荷线负荷。2x DaFa(x) = Nia1 2 = Ax 在几何中性线处在几何中性线处 (x = /2) 的电枢磁动势为的电枢磁动势为 Faq = A

14、= Famax 1 2 x 2 2 第第2章章 直流电机直流电机 电枢磁场沿气隙的磁通密度分布为电枢磁场沿气隙的磁通密度分布为 等效气隙长度。等效气隙长度。 Ba(x) = 0Ha(x) Fa(x) (x) = 0Ax (x) = 0 负载时电机中磁场：负载时电机中磁场： 由励磁磁动势和电枢磁动势共同作用产生的。由励磁磁动势和电枢磁动势共同作用产生的。 电枢反应：电枢反应： 电枢磁动势对主极磁场的影响。电枢磁动势对主极磁场的影响。 第第2章章 直流电机直流电机 电枢反应电枢反应 Ba 2 2 O x N S B0 B 将通过圆心和电枢圆周上径向磁密为将通过圆心和电枢圆周上径向磁密为 零的点连接

15、成的直线零的点连接成的直线物理中性线。物理中性线。 N S 几何几何中性线中性线 物理物理 中性线中性线 第第2章章 直流电机直流电机 电枢反应的结果电枢反应的结果 气隙磁场发生了畸变并有一定的去磁作用：气隙磁场发生了畸变并有一定的去磁作用： 电枢圆周上几何中性线处径向磁密不再为零。电枢圆周上几何中性线处径向磁密不再为零。 磁路不饱和时，每极下的磁通量不变；磁路不饱和时，每极下的磁通量不变； 磁路饱和时，每极下的磁通量减少了。磁路饱和时，每极下的磁通量减少了。 物理中性线偏离了几何中性线：物理中性线偏离了几何中性线： 对发电机：顺着电枢旋转方向偏移；对发电机：顺着电枢旋转方向偏移； 对电动机：

16、逆着电枢旋转方向偏移。对电动机：逆着电枢旋转方向偏移。 第第2章章 直流电机直流电机 处在几何中性线处的换向元件的处在几何中性线处的换向元件的 e0，使换，使换 向发生困难。向发生困难。 气隙磁场畸变使换向器上的片间电压不均匀；气隙磁场畸变使换向器上的片间电压不均匀； 当相邻两换向片之间的电位差超过一定的限当相邻两换向片之间的电位差超过一定的限 度，将产生电位差火花；度，将产生电位差火花； 而且随着电弧的拉长可能出现环火。而且随着电弧的拉长可能出现环火。 电刷是与处在几何中性线处的元件所连接电刷是与处在几何中性线处的元件所连接 的换向片接触的。的换向片接触的。 第第2章章 直流电机直流电机 321kia 2ia ia 2ia 4321ia 2ia 4321第第2章章 直流电机直流电机 换向元件中电流的变化换向元件中电流的变化 O t i ia ia 直线换向直线换向 O t i 延迟换向和超前换向延迟换向和超前换向 ia ia 延迟换向延迟换向超前换向超前换向 直线换向直线换向 延迟换向延迟换向 如果换向元件中的感应电动势大于零，产生延迟换向。如果换向元件中的感应电动势大于零，产生延迟