1、直流電機(jī)基礎(chǔ)2課件直流電機(jī)基礎(chǔ)2課件電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院2如何保證直流電動(dòng)機(jī)的電樞始終朝一個(gè)方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)？通過(guò)什么裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)？對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，換向器的作用是什么？對(duì)于直流發(fā)電機(jī)，換向器的作用是什么？ 保證每個(gè)磁極下線圈中的電流方向一致，從而產(chǎn)生方向一致的電磁轉(zhuǎn)矩。通過(guò)換向器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 將接于電刷兩端電源提供的直流電，轉(zhuǎn)換為線圈中的交變電流。逆變作用。 將線圈中的交變電動(dòng)勢(shì)，轉(zhuǎn)換為電刷兩端輸出的直流電動(dòng)勢(shì)。整流作用。電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院4如何保證直流電動(dòng)機(jī)的電樞始終朝一個(gè)方向電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院3直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖線圈中能否產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？為什么？線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向如何？作用怎樣？線圈邊ab

2、中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與其電流方向相反，是一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)，它將吸收電功率。電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院5直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖線圈中能否產(chǎn)生感應(yīng)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院4本節(jié)課的主要內(nèi)容：(1) 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、銘牌數(shù)據(jù)了解 靜止部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分(2) 直流電機(jī)的繞組難點(diǎn) 繞組的幾個(gè)概念，繞組的展開(kāi)圖、繞組的電路圖電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院6本節(jié)課的主要內(nèi)容：(1) 直流電機(jī)的結(jié)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院5第二章 直流電機(jī)2-1 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)2-2 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)2-3 直流電機(jī)的繞組2-4 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)2-5 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算2-6 直流電機(jī)的運(yùn)行原理2-7 直流電機(jī)的換向電氣與自動(dòng)化工

3、程學(xué)院7第二章 直流電機(jī)2-1 直流電機(jī)的工作電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院6二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)剖面圖1換向器2電刷裝置3機(jī)座4主磁極5換向極6端蓋7風(fēng)扇8電樞繞組9電樞鐵心電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院8二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)剖面圖1換電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院7（一）直流電機(jī)的靜止部分1、主磁極2、換向極1換向極鐵心2換向極繞組3、機(jī)座(1) 用來(lái)固定主磁極、換向極和端蓋； 另外，(2) 作為磁路的一部分。 1主磁極鐵心2勵(lì)磁繞組3機(jī)座4極靴4電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院9（一）直流電機(jī)的靜止部分1、主磁極2、電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院8主磁極換向極1主磁極鐵心2勵(lì)磁繞組3機(jī)座1換向極鐵心2換向極繞組主磁極鐵心用11

4、.5mm厚的鋼板沖片疊壓緊固而成。主磁極與換向極實(shí)物圖電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院10主磁極換向極1主磁極鐵心1換向極電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院94、電刷裝置1刷握2電刷3壓緊彈簧4銅絲辮電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院114、電刷裝置1刷握電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院10電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院12電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院11（二）直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分1、電樞鐵心 a) 電樞鐵心沖片 主磁路的主要部分 嵌放電樞繞組b) 電樞鐵心電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院13（二）直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分1、電樞鐵心電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院122、電樞繞組1槽楔2線圈絕緣3導(dǎo)體4層間絕緣5槽絕緣6槽底絕緣電樞繞組是由許多按照一定規(guī)律連接的線圈組成，它是直流電機(jī)電路的主

5、要部分，是通過(guò)電流和感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院142、電樞繞組1槽楔電樞繞組是由許多電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院133、換向器由許多換向片組成，換向片之間用云母絕緣。1換向片2連接片在發(fā)電機(jī)中起整流作用，使繞組中的交變電動(dòng)勢(shì)電刷間的直流電動(dòng)勢(shì)。在電動(dòng)機(jī)中起逆變作用，使電刷間的直流電繞組內(nèi)的交變電，保證電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向恒定。換向器作用：電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院153、換向器由許多換向片組成，換向電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院14電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院16電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院15電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院17電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院16第二章 直流電機(jī)2-1 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)2-2 直流電

6、機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)2-3 直流電機(jī)的繞組2-4 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)2-5 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算2-6 直流電機(jī)的運(yùn)行原理2-7 直流電機(jī)的換向電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院18第二章 直流電機(jī)2-1 直流電機(jī)的工電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院17直流電機(jī)的額定值有：1、額定功率PN(kW)2、額定電壓UN(V)3、額定電流IN(A)4、額定轉(zhuǎn)速nN(r/min)5、額定勵(lì)磁電壓UfN(V)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院19直流電機(jī)的額定值有：額定條件下電機(jī)所能提供的功率額定功率電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院18在額定工況下，電機(jī)出線端的平均電壓發(fā)電機(jī)：是指輸出額定電壓電動(dòng)機(jī)：是指輸入額定電壓在額定電壓下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的

7、電流在額定電壓、額定電流下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速指軸上輸出的機(jī)械功率指電刷間輸出的額定電功率電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)額定條件下電機(jī)所能提供的功率額定功率電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院20電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院19指直流電機(jī)的勵(lì)磁線圈與電樞線圈的連接方式，有并勵(lì)，串勵(lì)，他勵(lì)，復(fù)勵(lì)。勵(lì)磁方式對(duì)應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵(lì)磁電流定額工作方式 分連續(xù)，短時(shí)，間歇三種定額工作方式電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院21指直流電機(jī)的勵(lì)磁線圈與電樞線圈的連接電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院20繞組溫升或絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)越高，其允許溫升越高；同樣體積的電機(jī)，在運(yùn)行條件及冷卻條件相同的情況下，它的額定功率越大。 電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所有物理量與

8、額定值相同電機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)。電機(jī)的運(yùn)行電流小于額定電流欠載運(yùn)行，運(yùn)行電流大于額定電流過(guò)載運(yùn)行。長(zhǎng)期欠載運(yùn)行將造成電機(jī)浪費(fèi)，而長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行會(huì)縮短電機(jī)的使用壽命。電機(jī)最好運(yùn)行于額定狀態(tài)或額定狀態(tài)附近，此時(shí)電機(jī)的運(yùn)行效率、工作性能等比較好。電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院22繞組溫升或絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)越高，其允電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院21第二章 直流電機(jī)2-1 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)2-2 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)2-3 直流電機(jī)的繞組2-4 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)2-5 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算2-6 直流電機(jī)的運(yùn)行原理2-7 直流電機(jī)的換向電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院23第二章 直流電機(jī)2-1 直流電機(jī)的工電氣與自動(dòng)

9、化工程學(xué)院22電機(jī)中必須具有能在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈。在電動(dòng)機(jī)中，線圈里通過(guò)電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使線圈在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)動(dòng)，于是在線圈中感應(yīng)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，吸收電功率，實(shí)現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。在發(fā)電機(jī)中，線圈在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈中感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)換向器及電刷向外傳輸，接上負(fù)載后，電流流過(guò)線圈，產(chǎn)生制動(dòng)性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩，吸收機(jī)械功率，實(shí)現(xiàn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。在直流電機(jī)中，這種能在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐，因此，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子稱為電樞，其上按一定規(guī)律連接在一起的線圈，為電樞繞組。電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院24電機(jī)中必須具有能在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈。電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院23一、簡(jiǎn)單的繞組對(duì)繞組的要求：在

10、能夠通過(guò)規(guī)定的電流和產(chǎn)生足夠的電動(dòng)勢(shì)的前提下，盡可能節(jié)省銅和絕緣材料，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠。1-2、3-4、5-6、7-8分別構(gòu)成4個(gè)線圈，線圈互不相連。1. 多線圈裝置結(jié)構(gòu)（如書(shū)P25所示）若1 2 圈邊分別連A B電刷，1 2有電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩Te，其它線圈上沒(méi)電流，同理，3 4圈邊上接A B，僅3 4圈邊上有電流。電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院25一、簡(jiǎn)單的繞組對(duì)繞組的要求：在能夠通電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院24它的缺點(diǎn)是：隨著電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)，始終只有一個(gè)線圈有電流。這樣的話，材料沒(méi)有充分利用，產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩或電動(dòng)勢(shì)均很小，不滿足繞組要求。解決辦法：將8個(gè)圈邊構(gòu)成的4個(gè)線圈鑲放在均勻分布的電樞槽內(nèi)，相鄰線

11、圈首端和末端一起焊接到一個(gè)換向片上，所有線圈通過(guò)換向片成為一個(gè)整體，成為一個(gè)閉合繞組，共用了4個(gè)換向片，節(jié)省了材料，提高了輸出轉(zhuǎn)矩。1圈邊和8圈邊接換向片1上2和3接到換向片2上3和4接換向片3上6 和7 接到4上電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院26它的缺點(diǎn)是：隨著電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)，始終只有電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院251圈邊的實(shí)線（1圈邊的電流流入端）接換向片上1圈邊的虛線（電流流出端）接到2的虛線端上2的實(shí)線端與3實(shí)線端接到換向片上3的虛線端接到4的虛線端上4的實(shí)線端和5的實(shí)線端接入換向片上5的虛線端接到6的虛線端上6的實(shí)線端和7的實(shí)線端接到換向片上沿圈邊6 7中間切開(kāi)的平面圖電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院271圈邊的實(shí)線

12、（1圈邊的電流流入端）接電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院26電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院28電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院272. 并聯(lián)支路（單層繞組）A B1 2 3 48 7 6 51 2 與3 4 串聯(lián)8 7與6 5 串聯(lián)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院292. 并聯(lián)支路（單層繞組）A 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院28短路現(xiàn)象當(dāng)電樞逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)45度時(shí)，如圖P26 2-13b所示，情況有些不同。A B8756211 2 5 6 線圈都被電刷短路短路影響：短路瞬間，該線圈的圈邊處于磁通密度最小處，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，所以基本不受影響。電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院30短路現(xiàn)象當(dāng)電樞逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)45度時(shí)，如電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院293. 雙層繞組(了解)實(shí)際電

13、機(jī)中，每個(gè)槽中的元件邊分上下兩層疊放，一個(gè)元件邊在一個(gè)槽的上層，另一個(gè)元件邊放在另一個(gè)槽的下層。電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院313. 雙層繞組(了解)實(shí)際電機(jī)中，每電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院30二、繞組的基本形式基本形式分為：?jiǎn)委B繞組和單波繞組。(一) 單疊繞組單疊繞組的特點(diǎn)：元件的兩個(gè)端子連接在相鄰的兩個(gè)換向片上。 圖2-14放置情況，如圖2-14所示電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院32二、繞組的基本形式基本形式分為：?jiǎn)委B電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院31幾個(gè)常用概念元件：繞組的每個(gè)線圈的兩個(gè)端子各接在一個(gè)換向片上，它是繞組的一個(gè)單元，稱為元件。第一節(jié)距(y1)：元件的跨距（一個(gè)元件邊到另一個(gè)元件邊的距離，常用所跨的槽數(shù)表示）

14、。換向器節(jié)距(yc)：上層元件邊與下層元件邊所連接的兩個(gè)換向片之間的距離稱為換向器節(jié)距。換向器節(jié)距(yc)第一節(jié)距(y1)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院33幾個(gè)常用概念元件：繞組的每個(gè)線圈的兩電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院32疊繞組：繞組的任何兩個(gè)緊相串聯(lián)后，一個(gè)元件的端接部分緊“疊”在前一個(gè)元件的端接部分上。單疊繞組：元件兩個(gè)端子所連接的換向片之間的距離等于一個(gè)換向片的寬度，單疊繞組常采用右行繞組(左行繞組每一元件接到換向片的兩根端線互相交叉，用銅較多，很少采用，故迭繞組常采用右行繞組。)極距：每個(gè)主磁極在電樞圓弧上所分得的弧長(zhǎng)。經(jīng)常采用電樞槽數(shù)或者機(jī)械角度表示。電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院34疊繞組：繞組的任何兩個(gè)緊

15、相串聯(lián)后，一電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院33注意：?jiǎn)委B繞組的所有的相鄰元件依次串聯(lián)，即后一元件的首端與前一元件的末端連在一起，接到一個(gè)換向片上。最后一個(gè)元件末端與第一個(gè)元件首端連接在一起，形成一個(gè)閉合回路。計(jì)算數(shù)據(jù)y1和yc畫(huà)繞組展開(kāi)圖畫(huà)繞組電路圖單疊繞組的分析思路為：電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院35注意：?jiǎn)委B繞組的所有的相鄰元件依次串電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院34舉例：已知電機(jī)極對(duì)數(shù)p=2，槽數(shù)Q和換向片K均為12，元件數(shù)S=換向片數(shù)K=12，元件跨距=3個(gè)槽，yc=1，繞制一個(gè)單疊繞組。NSNS1234567891011121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12A1 B1 A2 B2單疊繞組的展開(kāi)圖 1和4是一個(gè)線圈，圈邊1放在槽1的外層，4放在槽4的內(nèi)層，依此類推。1.槽展開(kāi)2.繞組放置3.安放磁極電刷槽展開(kāi)繞組放置安放磁極、電刷電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院36舉例：已知電機(jī)極對(duì)數(shù)p=2，槽數(shù)Q和電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院35NSNS1234567891011121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12A1 B1 A2 B2單疊繞組的展開(kāi)圖A1A2B1B23 6 4 7 5 811 8 10 7 9 69 12 10 1 11 25 2 4 1 3 12電樞繞組電路圖在此瞬間，根據(jù)電刷之間元件的連接順序，可畫(huà)出相應(yīng)的電樞繞組電