第三章 直流电机(10).ppt

本章主要讨论直流电机的基本结构和工作原理,直流电机的磁场分布、电枢绕组、感应电动势、电磁转矩、电枢反应以及直流电动机的起动、调速和制动。
第三章直流电机
直流电机电枢绕组
直流电机的磁动势和磁场
直流电机的电枢电动势和电磁转矩
直流电动机
直流电动机的起动、调速和制动
直流电机的基本工作原理与结构
直流发电机
直流电机的换向
直流电机是实现机械能与直流电能相互转换的电磁机械装置。
直流发电机的作用:直流电源。
直流电动机的作用:用在调速要求高的场所。
直流电动机优点:
(1)调速范围广,且易于平滑调节;
(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。
直流电机缺点:换向困难;造价高;故障频繁,寿命短。
一、直流发电机工作原理
右图为直流发电机的物理模型,N、S为定子磁极,abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈,线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可随线圈一同旋转的换向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。
直流电机的工作原理
与电刷A连接的导体ab在N极下,电刷A极性为正;与电刷B连接的导体cd在S极下,电刷B极性为负。
直流电机的基本工作原理与结构
当原动机驱动电机转子逆时针旋转后,如右图。
和电刷A接触的导体总是位于N极下,和电刷B接触的导体总是位于S极下;A的极性总为正,B的极性总为负,在电刷A、B两端可获得直流电动势。
导体ab在S极下,a点低电位,b点高电位;导体cd在N极下,c点低电位,d点高电位;电刷A极性仍为正,电刷B极性仍为负。
实际电枢有多个线圈,分布在电枢铁心表面的不同位置,按照一定的规律连接起来,构成电机的电枢绕组;磁极也是根据需要为N、S极交替形成多对极。
二、直流电动机工作原理
直流电动机是将电能转变成机械能的电磁机械装置。
在磁场作用下,N极性下导体ab受力方向从右向左,S 极下导体cd受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时,电机转子逆时针方向旋转。
把电刷A、B接到直流电源上,电刷A接正极,电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。
原N极性下导体ab转到S极下,受力方向从左向右,原S 极下导体cd转到N极下,受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。
当电枢旋转到右图所示位置时
同直流发电机相同,实际的直流电动机的电枢并非单一线圈,磁极也并非一对。

直流电机由静止的定子和
旋转的转子(又称电枢)两大部分组成;
定、转子之间有一间隙,称为气隙。
一、定子部分
定子的主要部件有主磁极、机座、换向极、端盖和电刷装置等部件组成。
励磁绕组和串换向极后的电枢绕组出线
定子机座
换向极铁心
换向极绕组
主磁极铁心
主磁极绕组(励磁绕组)
换向极绕组与励磁的串联接线
直流电机定子
(1)主磁极(N、S交替排列)
主磁极的作用是建立主磁场。主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。
主磁极结构
a. 主极铁心——磁路,
~3mm厚低碳钢板构成;
b. 励磁绕组——电路,
由导线绕制。
主磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分称为极靴,它的作用是使气隙磁阻减小,改善主磁极磁场分布,并使励磁绕组容易固定。