直流電機(jī)工作原理.doc

第一節(jié) 直流電機(jī)的基本工作原理一 直流電機(jī)的用途直流電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：1 調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)2 過載、啟動、制動轉(zhuǎn)矩大3 易于控制，可靠性高4 調(diào)速時(shí)的能量損耗較小缺點(diǎn): 換向困難，容量受到限制，不能做的很大。應(yīng)用: 軋鋼機(jī)、電車、電氣鐵道牽引、造紙、紡織拖動。直流發(fā)電機(jī)用作電解、電鍍、電冶煉、充電、交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁等的直流電源。（二）直流電動機(jī)的工作原理1工作原理：電磁力定律載流導(dǎo)體在磁場中將會受到力的作用，若磁場與載流導(dǎo)體互相垂直，作用在導(dǎo)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(gè)通電線圈相當(dāng)于一個(gè)具有NS極的磁體。形成電磁力。2電動機(jī)工作過程分析：直流電動機(jī)的工作原理圖。（1）構(gòu)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(yīng)強(qiáng)度沿圓周為正弦分布。勵(lì)磁繞組 容量較小的發(fā)電機(jī)是用永久磁鐵做磁極的。容量較大的發(fā)電機(jī)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(lì)磁繞組，勵(lì)磁繞組中的電流稱為勵(lì)磁電流If。電樞繞組：在N極和 S極之間，有一個(gè)能繞軸旋轉(zhuǎn)的圓柱形鐵心，其上緊繞著一個(gè)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(gè)相互絕緣而和繞組同軸旋轉(zhuǎn)的半圓形銅片換向片上，組成一個(gè)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(zhuǎn)部分稱為電樞。（2）工作過程：P1：電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生電樞繞組通過電刷接到直流電源上，繞組的旋轉(zhuǎn)軸與機(jī)械負(fù)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(zhuǎn)矩T，使電動機(jī)電樞逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。*電磁轉(zhuǎn)矩與電樞旋轉(zhuǎn)方向關(guān)系：同向P2：換向當(dāng)電樞轉(zhuǎn)到上圖b所示位置時(shí)，ab邊轉(zhuǎn)到了S極下，cd邊轉(zhuǎn)到了N極下。這時(shí)線圈電磁轉(zhuǎn)矩的方向發(fā)生了改變，但由于換向器隨同一起旋轉(zhuǎn)，使得電刷 A總是接觸 N極下的導(dǎo)線，而電刷B總是接觸S極下的導(dǎo)線，故電流流動方向發(fā)生改變，電磁轉(zhuǎn)矩方向不變。第二節(jié) 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)目的：了解它們各主要部件的名稱、作用、相互組裝及動作關(guān)系。以利正確選用和使用。電機(jī)的結(jié)構(gòu)要求：1 電磁要求: 產(chǎn)生磁場，感應(yīng)出電動勢，通過電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩2機(jī)械要求：傳遞轉(zhuǎn)矩，保持堅(jiān)固穩(wěn)定，冷卻的要求，檢修，運(yùn)行可靠。從電機(jī)的基本工作原理知道，電機(jī)的磁極和電樞之間必須有相對運(yùn)動，因此，任何電機(jī)都有固定不動的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)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(jī)機(jī)械支撐。它由主磁極、換向磁極、電刷、機(jī)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(lì)磁繞組，各主磁極上的繞組一般都是串聯(lián)的。直流電機(jī)的磁極如圖所示。極掌的作用是使空氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度分布最為合適。 改變勵(lì)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(jī)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(gè)相鄰的主磁極之間中性面內(nèi)有一個(gè)小磁極，這就是換向磁極。它的構(gòu)造與主磁極相似，它的勵(lì)磁繞組與主磁極的勵(lì)磁繞組相串聯(lián)。主磁極中性面內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度本應(yīng)為零值，但是，由于電樞電流通過電樞繞組時(shí)所產(chǎn)生的電樞磁場，使主磁極中性面的磁感應(yīng)強(qiáng)度不能為零值。于是使轉(zhuǎn)到中性面內(nèi)進(jìn)行電流換向的繞組產(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)強(qiáng)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(dǎo)電塊的電刷、加壓彈簧和刷盒等組成。固定在機(jī)座上(小容量電機(jī)裝在端蓋上)不動的電刷，借助于加壓彈簧的壓力和旋轉(zhuǎn)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(jī)座用來固定主磁極、換向磁極和端蓋，是電機(jī)磁路的一部分。機(jī)座用鑄鋼或鑄鐵制成。機(jī)座上的接線盒有勵(lì)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(zhuǎn)的電樞。二、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子又稱電樞，是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)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(jī)磁路的一部分。(二)繞組 繞組是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的主要部件。它是由許多繞組元件構(gòu)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(jī)安全而有效地運(yùn)行，制造廠對電機(jī)的工作條件都加以技術(shù)規(guī)定。按照規(guī)定的工作條件進(jìn)行運(yùn)行的狀態(tài)叫做額定工作狀態(tài)。電機(jī)在額定工作時(shí)的各種技術(shù)數(shù)據(jù)叫做額定值，一般加下標(biāo) e表示。這些額定值都列在電機(jī)的銘牌上，使用電機(jī)前，應(yīng)熟悉銘牌。使用中的實(shí)際值，一般不應(yīng)超過銘牌所規(guī)定的額定值。 (一)型號：它表示電機(jī)的類別。例如：Z2-12 Z：直流；2：設(shè)計(jì)序號；1：鐵心長度；2：機(jī)座號 (二)額定電流Ie 這是指發(fā)電機(jī)長期運(yùn)行時(shí)電樞輸出給負(fù)載的允許電流。對于電動機(jī)則是指電源輸入到電動機(jī)的允許電流。 (三)額定電壓Ue 這是指發(fā)電機(jī)輸出的允許端電壓。對于電動機(jī)則指輸入到電動機(jī)端鈕上的允許電壓。 (四)額定轉(zhuǎn)速ne 這是指電機(jī)在額定工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)達(dá)到的轉(zhuǎn)速。 (五)額定功率(額定容量) Pe 對于電動機(jī)來說，則是指在額定電壓，額定電流和額定轉(zhuǎn)速下，電動機(jī)軸上輸出的機(jī)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(jī)的額定效率，即e=（額定功率/輸入功率）100 % 第三節(jié) 直流電機(jī)的磁場一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式按勵(lì)磁方式不同，電機(jī)可分為（一）他勵(lì)直流電機(jī) 電樞和勵(lì)磁繞組由兩個(gè)獨(dú)立的直流電源供電。（二）并勵(lì)直流電機(jī) 電樞和勵(lì)磁繞組并聯(lián)后由一