直流電機工作原理.doc

第一節(jié) 直流電機的基本工作原理一 直流電機的用途直流電動機的優(yōu)點：1 調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)2 過載、啟動、制動轉矩大3 易于控制，可靠性高4 調(diào)速時的能量損耗較小缺點: 換向困難，容量受到限制，不能做的很大。應用: 軋鋼機、電車、電氣鐵道牽引、造紙、紡織拖動。直流發(fā)電機用作電解、電鍍、電冶煉、充電、交流發(fā)電機勵磁等的直流電源。（二）直流電動機的工作原理1工作原理：電磁力定律載流導體在磁場中將會受到力的作用，若磁場與載流導體互相垂直，作用在導體上的電磁力大小為： f = Bli 力的方向用左手定則確定理解：電流產(chǎn)生磁場原理的變形（電流產(chǎn)生磁場）一個通電線圈相當于一個具有NS極的磁體。形成電磁力。2電動機工作過程分析：直流電動機的工作原理圖。（1）構成： 磁場：圖中 N和 S是一對靜止的磁極，用以產(chǎn)生磁場，其磁感應強度沿圓周為正弦分布。勵磁繞組 容量較小的發(fā)電機是用永久磁鐵做磁極的。容量較大的發(fā)電機的磁場是由直流電流通過繞在磁極鐵心上的繞組產(chǎn)生的。用來形成N極和S極的繞組稱為勵磁繞組，勵磁繞組中的電流稱為勵磁電流If。電樞繞組：在N極和 S極之間，有一個能繞軸旋轉的圓柱形鐵心，其上緊繞著一個線圈稱為電樞繞組(圖中只畫出一匝線圈)，電樞繞組中的電流稱為電樞電流Ia。 換向器：電樞繞組兩端分別接在兩個相互絕緣而和繞組同軸旋轉的半圓形銅片換向片上，組成一個換向器。換向器上壓著固定不動的炭質(zhì)電刷。電樞：鐵心、電樞繞組和換向器所組成的旋轉部分稱為電樞。（2）工作過程：P1：電磁轉矩產(chǎn)生電樞繞組通過電刷接到直流電源上，繞組的旋轉軸與機械負載相聯(lián)。電流從電刷 A流入電樞繞組，從電刷B流出。電樞電流Ia與磁場相互作用產(chǎn)生電磁力F，其方向可用左手定則判定。這一對電磁力所形成的電磁轉矩T，使電動機電樞逆時針方向旋轉。*電磁轉矩與電樞旋轉方向關系：同向P2：換向當電樞轉到上圖b所示位置時，ab邊轉到了S極下，cd邊轉到了N極下。這時線圈電磁轉矩的方向發(fā)生了改變，但由于換向器隨同一起旋轉，使得電刷 A總是接觸 N極下的導線，而電刷B總是接觸S極下的導線，故電流流動方向發(fā)生改變，電磁轉矩方向不變。第二節(jié) 直流電機的結構目的：了解它們各主要部件的名稱、作用、相互組裝及動作關系。以利正確選用和使用。電機的結構要求：1 電磁要求: 產(chǎn)生磁場，感應出電動勢，通過電流，產(chǎn)生電磁轉矩2機械要求：傳遞轉矩，保持堅固穩(wěn)定，冷卻的要求，檢修，運行可靠。從電機的基本工作原理知道，電機的磁極和電樞之間必須有相對運動，因此，任何電機都有固定不動的定子和旋轉的轉子兩部分組成，在這兩部分之間的間隙叫空氣隙。一、定子定子的作用是產(chǎn)生磁場和作為電機機械支撐。它由主磁極、換向磁極、電刷、機座、端蓋和軸承等組成。(一)主磁極產(chǎn)生主磁通。主磁極鐵心包括極心和極掌兩部分。極心上套有勵磁繞組，各主磁極上的繞組一般都是串聯(lián)的。直流電機的磁極如圖所示。極掌的作用是使空氣隙中磁感應強度分布最為合適。 改變勵磁電流If的方向，就可改變主磁極極性，也就改變了磁場方向。(二)換向磁極產(chǎn)生附加磁場，改善電機的換向，減小電刷與換向器之間的火花，不致使換向器燒壞。在兩個相鄰的主磁極之間中性面內(nèi)有一個小磁極，這就是換向磁極。它的構造與主磁極相似，它的勵磁繞組與主磁極的勵磁繞組相串聯(lián)。主磁極中性面內(nèi)的磁感應強度本應為零值，但是，由于電樞電流通過電樞繞組時所產(chǎn)生的電樞磁場，使主磁極中性面的磁感應強度不能為零值。于是使轉到中性面內(nèi)進行電流換向的繞組產(chǎn)生感應電動勢，使得電刷與換向器之間產(chǎn)生較大的火花。 用換向磁極的附加磁場來抵消電樞磁場，使主磁極中性面內(nèi)的磁感應強度接近于零，這樣就改善了電樞繞組的電流換向條件，減小了電刷與換向器之間的火花。(三)電刷裝置電刷裝置主要由用碳一石墨制成導電塊的電刷、加壓彈簧和刷盒等組成。固定在機座上(小容量電機裝在端蓋上)不動的電刷，借助于加壓彈簧的壓力和旋轉的換向器保持滑動接觸，使電樞繞組與外電路接通。電刷數(shù)一般等于主磁極數(shù)，各同極性的電刷經(jīng)軟線匯在一起，再引到接線盒內(nèi)的接線板上，作為電樞繞組的引出端。(四)機座用來固定主磁極、換向磁極和端蓋，是電機磁路的一部分。機座用鑄鋼或鑄鐵制成。機座上的接線盒有勵磁繞組和電樞繞組的接線端，用來對外接線。(五)端蓋 端蓋由鑄鐵制成，用螺釘固定在底座的兩端，蓋內(nèi)有軸承用以支撐旋轉的電樞。二、轉子轉子又稱電樞，是電機的旋轉部分。它由電樞鐵心、繞組、換向器等組成。如右圖所示。 (一)電樞鐵心 電樞鐵心由硅鋼片沖制迭壓而成，在外圓上有分布均勻的槽用來嵌放繞組。鐵心也作為電機磁路的一部分。(二)繞組 繞組是產(chǎn)生感應電動勢或電磁轉矩，實現(xiàn)能量轉換的主要部件。它是由許多繞組元件構成，按一定規(guī)則嵌放在鐵心槽內(nèi)和換向片相連，使各組線圈的電動勢相加。繞組端部用鍍鋅鋼絲箍住，防止繞組因離心力而發(fā)生徑向位移。(三)換向器換向器由許多銅制換向片組成，外形呈圓柱形，片與片之間用云母絕緣。三、銘牌和額定值為了使電機安全而有效地運行，制造廠對電機的工作條件都加以技術規(guī)定。按照規(guī)定的工作條件進行運行的狀態(tài)叫做額定工作狀態(tài)。電機在額定工作時的各種技術數(shù)據(jù)叫做額定值，一般加下標 e表示。這些額定值都列在電機的銘牌上，使用電機前，應熟悉銘牌。使用中的實際值，一般不應超過銘牌所規(guī)定的額定值。 (一)型號：它表示電機的類別。例如：Z2-12 Z：直流；2：設計序號；1：鐵心長度；2：機座號 (二)額定電流Ie 這是指發(fā)電機長期運行時電樞輸出給負載的允許電流。對于電動機則是指電源輸入到電動機的允許電流。 (三)額定電壓Ue 這是指發(fā)電機輸出的允許端電壓。對于電動機則指輸入到電動機端鈕上的允許電壓。 (四)額定轉速ne 這是指電機在額定工作狀態(tài)時，應達到的轉速。 (五)額定功率(額定容量) Pe 對于電動機來說，則是指在額定電壓，額定電流和額定轉速下，電動機軸上輸出的機械功率Pe=UeIee (六)額定效率e 額定功率與輸入功率之比，稱為電機的額定效率，即e=（額定功率/輸入功率）100 % 第三節(jié) 直流電機的磁場一、直流電機的勵磁方式按勵磁方式不同，電機可分為（一）他勵直流電機 電樞和勵磁繞組由兩個獨立的直流電源供電。（二）并勵直流電機 電樞和勵磁繞組并聯(lián)后由一