第二章 直流電機(jī)2014

1、1重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2 第二章第二章 直流電機(jī)直流電機(jī)3 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組 第四節(jié)第四節(jié) 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng) 第五節(jié)第五節(jié) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 第六節(jié)第六節(jié) 直流電機(jī)的運(yùn)行原理直流電機(jī)的運(yùn)行原理4本章要求本章要求 掌握掌握直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理 了解了解直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu) 理解理解直流電機(jī)額定值的含義直流電機(jī)額定值的含義 掌握掌握單

2、疊繞組和單波繞組的特點(diǎn)及區(qū)別單疊繞組和單波繞組的特點(diǎn)及區(qū)別 掌握掌握直流電機(jī)的勵(lì)磁方式直流電機(jī)的勵(lì)磁方式 理解理解直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 熟練掌握熟練掌握直流電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算直流電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 掌握掌握他勵(lì)直流電機(jī)的基本方程和功率流程圖他勵(lì)直流電機(jī)的基本方程和功率流程圖 掌握掌握他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的三個(gè)工作特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的三個(gè)工作特性 理解理解直流發(fā)電機(jī)的特性直流發(fā)電機(jī)的特性5電機(jī)電機(jī)電機(jī)的基本理解電機(jī)的基本理解 電：表示電能電：表示電能 機(jī)：表示機(jī)械能機(jī)：表示機(jī)械能 因此，電機(jī)就是實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換的裝置。因此，電機(jī)就是實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換的裝置

3、。能量的體現(xiàn)能量的體現(xiàn) 電能：有功率，間接變量為電流電能：有功率，間接變量為電流 機(jī)械能：有運(yùn)動(dòng)，間接變量為速度或轉(zhuǎn)速機(jī)械能：有運(yùn)動(dòng)，間接變量為速度或轉(zhuǎn)速 （有機(jī)械能才能運(yùn)動(dòng)）（有機(jī)械能才能運(yùn)動(dòng)）電機(jī)的作用電機(jī)的作用 通過(guò)通電實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的所有對(duì)象均需要電機(jī)作為動(dòng)力機(jī)構(gòu)。通過(guò)通電實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的所有對(duì)象均需要電機(jī)作為動(dòng)力機(jī)構(gòu)。 例如：投影幕。例如：投影幕。6對(duì)電機(jī)的要求對(duì)電機(jī)的要求電機(jī)的基本理解電機(jī)的基本理解 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定：即轉(zhuǎn)速恒定、轉(zhuǎn)矩恒定。運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定：即轉(zhuǎn)速恒定、轉(zhuǎn)矩恒定。轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理 電能：有功率、有電流電能：有功率、有電流 轉(zhuǎn)矩：需要產(chǎn)生力轉(zhuǎn)矩：需要產(chǎn)生力 因此，采用通電線圈產(chǎn)生力的

4、原理即可。（電磁力定律）因此，采用通電線圈產(chǎn)生力的原理即可。（電磁力定律）電機(jī)的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的實(shí)現(xiàn) 通電線圈、磁場(chǎng)通電線圈、磁場(chǎng)7直流電機(jī)直流電機(jī)的含義的含義分析分析 直流電機(jī)的含義：電源為直流電的電機(jī)；直流電機(jī)的含義：電源為直流電的電機(jī)； 直流電：直流電：（DC，direct current）是電荷的單向流動(dòng)或者移動(dòng)，）是電荷的單向流動(dòng)或者移動(dòng)，通常是電子。電流密度隨著時(shí)間而變化，但是通常移動(dòng)的方向通常是電子。電流密度隨著時(shí)間而變化，但是通常移動(dòng)的方向在所有時(shí)間里都是一樣的。作為一個(gè)形容詞，在所有時(shí)間里都是一樣的。作為一個(gè)形容詞，DC可用于參考可用于參考電壓（它的極性永遠(yuǎn)不會(huì)改變）。電壓（它的極

5、性永遠(yuǎn)不會(huì)改變）。 直流電的特點(diǎn)：方向不變，電壓和電流之間沒(méi)有相位差。直流電的特點(diǎn)：方向不變，電壓和電流之間沒(méi)有相位差。8直流電機(jī)的特點(diǎn)直流電機(jī)的特點(diǎn) 直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)波形較好，對(duì)電磁干擾的影響??；直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)波形較好，對(duì)電磁干擾的影響?。?直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍廣，調(diào)速特性平滑，過(guò)載能力較強(qiáng)；直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍廣，調(diào)速特性平滑，過(guò)載能力較強(qiáng)； 由于存在換向器的問(wèn)題，制造復(fù)雜，價(jià)格較高。由于存在換向器的問(wèn)題，制造復(fù)雜，價(jià)格較高。直流發(fā)電機(jī)的用途直流發(fā)電機(jī)的用途 電源電源 ； 勵(lì)磁機(jī)；勵(lì)磁機(jī)； 信號(hào)傳遞信號(hào)傳遞測(cè)速發(fā)電機(jī)。測(cè)速發(fā)電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)的用途直流電動(dòng)機(jī)的用途 動(dòng)力用動(dòng)力用-直流電動(dòng)機(jī)

6、直流電動(dòng)機(jī) ； 信號(hào)傳遞信號(hào)傳遞直流伺服電動(dòng)機(jī)。直流伺服電動(dòng)機(jī)。9電機(jī)的基本理解的小結(jié)電機(jī)的基本理解的小結(jié) 電機(jī)：電機(jī)： 所包含的基本含義；所包含的基本含義； 體現(xiàn)的內(nèi)涵體現(xiàn)的內(nèi)涵-電機(jī)的應(yīng)用范圍；電機(jī)的應(yīng)用范圍； 電機(jī)的基本原理；電機(jī)的基本原理； 電機(jī)的具體應(yīng)用方法。電機(jī)的具體應(yīng)用方法。10一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理(一一)安培定律（電磁力定律）安培定律（電磁力定律）載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力力FBil第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) B 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度(Wb/m2) i 導(dǎo)體中的電流導(dǎo)體中的電流(A)

7、 l 導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度(m)11（二）直流電動(dòng)機(jī)的工作原理（二）直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 原理性驗(yàn)證的裝置如何設(shè)計(jì)？原理性驗(yàn)證的裝置如何設(shè)計(jì)？ 首先，需要能夠旋轉(zhuǎn)；首先，需要能夠旋轉(zhuǎn)； 其次，需要接通直流電其次，需要接通直流電 第三，需要有磁場(chǎng)第三，需要有磁場(chǎng) 第四，需要解決旋轉(zhuǎn)物體的電源接入問(wèn)題第四，需要解決旋轉(zhuǎn)物體的電源接入問(wèn)題12（二）直流電動(dòng)機(jī)的工作原理（二）直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 A 與直流電的正端相連與直流電的正端相連 B 與直流電的負(fù)端相連與直流電的負(fù)端相連 ab 為導(dǎo)線的一邊為導(dǎo)線的一邊 cd 為導(dǎo)線的另一邊為導(dǎo)線的另一邊 N、S 為磁場(chǎng)的兩極為磁場(chǎng)的兩極 電源與旋轉(zhuǎn)物體

8、的連接通過(guò)電源與旋轉(zhuǎn)物體的連接通過(guò)滑環(huán)實(shí)現(xiàn)滑環(huán)實(shí)現(xiàn) 分析方法：可以從某個(gè)瞬間的狀態(tài)進(jìn)行分析，以分析方法：可以從某個(gè)瞬間的狀態(tài)進(jìn)行分析，以觀察其運(yùn)行特點(diǎn)觀察其運(yùn)行特點(diǎn)13電動(dòng)機(jī)運(yùn)行分析電動(dòng)機(jī)運(yùn)行分析1、通電，電流、通電，電流a-b-c-d，ab和和cd兩邊產(chǎn)生電磁力；由于有兩邊產(chǎn)生電磁力；由于有力臂，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，繞著軸力臂，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，繞著軸O1O2旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。（電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，（電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驗(yàn)證了電動(dòng)機(jī)原理）驗(yàn)證了電動(dòng)機(jī)原理）2、隨著線圈的旋轉(zhuǎn)，由于線圈與磁場(chǎng)之間不再垂直，轉(zhuǎn)矩逐、隨著線圈的旋轉(zhuǎn)，由于線圈與磁場(chǎng)之間不再垂直，轉(zhuǎn)矩逐漸減??；轉(zhuǎn)矩不恒定。漸減?。晦D(zhuǎn)矩不恒定。-作為實(shí)際應(yīng)用，不允

9、許電機(jī)的轉(zhuǎn)矩作為實(shí)際應(yīng)用，不允許電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是不恒定的。是不恒定的。14電機(jī)原理分析電機(jī)原理分析 實(shí)際應(yīng)用的實(shí)際應(yīng)用的問(wèn)題一：如何保證線圈在運(yùn)行中的問(wèn)題一：如何保證線圈在運(yùn)行中的轉(zhuǎn)矩大小不變。轉(zhuǎn)矩大小不變。 由于轉(zhuǎn)矩變化由于轉(zhuǎn)矩變化的后果的后果-線圈線圈旋轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)旋轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)-顯然必須解決旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的轉(zhuǎn)速波動(dòng)。顯然必須解決旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的轉(zhuǎn)速波動(dòng)。 轉(zhuǎn)矩變化的原因轉(zhuǎn)矩變化的原因-線圈與磁場(chǎng)的夾角變化線圈與磁場(chǎng)的夾角變化-這是客觀存在的這是客觀存在的-那么如何解決轉(zhuǎn)矩恒定的那么如何解決轉(zhuǎn)矩恒定的問(wèn)題問(wèn)題15分析分析 轉(zhuǎn)矩變化的原因轉(zhuǎn)矩變化的原因-線圈與磁場(chǎng)的夾角變化線圈與磁場(chǎng)的夾角變化-這是客觀

10、存在的這是客觀存在的-磁場(chǎng)不能變化，那么只有磁場(chǎng)不能變化，那么只有增加線圈增加線圈-如何增加？如何增加？-在什么位置、如在什么位置、如何連接？何連接？16結(jié)論一結(jié)論一 電機(jī)中必須有多個(gè)線圈；電機(jī)中必須有多個(gè)線圈； 每一個(gè)線圈必須遵循一定的分布規(guī)律；每一個(gè)線圈必須遵循一定的分布規(guī)律； 各個(gè)線圈之間是串聯(lián)關(guān)系各個(gè)線圈之間是串聯(lián)關(guān)系（電流相同）（電流相同）。 結(jié)論：結(jié)論：線圈分布越密，則轉(zhuǎn)矩越穩(wěn)定。線圈分布越密，則轉(zhuǎn)矩越穩(wěn)定。17電機(jī)原理分析電機(jī)原理分析繼續(xù)分析繼續(xù)分析單線圈單線圈的運(yùn)行情況：的運(yùn)行情況：3、當(dāng)旋轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí)，轉(zhuǎn)矩為零。此時(shí)、當(dāng)旋轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí)，轉(zhuǎn)矩為零。此時(shí)由

11、于慣性，線圈將轉(zhuǎn)過(guò)軸由于慣性，線圈將轉(zhuǎn)過(guò)軸O1O2的平面；一旦線圈轉(zhuǎn)過(guò)的平面；一旦線圈轉(zhuǎn)過(guò)軸軸O1O2，轉(zhuǎn)矩馬上變反，轉(zhuǎn)速反向，轉(zhuǎn)矩馬上變反，轉(zhuǎn)速反向-線圈開(kāi)始擺動(dòng)。線圈開(kāi)始擺動(dòng)。-作為實(shí)際應(yīng)用，絕不希望轉(zhuǎn)矩方向發(fā)生變化。作為實(shí)際應(yīng)用，絕不希望轉(zhuǎn)矩方向發(fā)生變化。18電機(jī)原理分析電機(jī)原理分析 實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題問(wèn)題2：在運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)矩方向變化，在運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)矩方向變化，造成轉(zhuǎn)速方向變化。那么如何處理，才能保證造成轉(zhuǎn)速方向變化。那么如何處理，才能保證線圈在整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)矩的方向不變呢？線圈在整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)矩的方向不變呢？ 轉(zhuǎn)矩方向發(fā)生變化的原因是轉(zhuǎn)矩方向發(fā)生變化的原因是-磁場(chǎng)與線圈的磁場(chǎng)

12、與線圈的角度超過(guò)角度超過(guò)90度。度。-這也是旋轉(zhuǎn)后客觀存在的。這也是旋轉(zhuǎn)后客觀存在的。19分析分析 轉(zhuǎn)矩方向：與磁場(chǎng)方向有關(guān)、與電流方向有關(guān)。因轉(zhuǎn)矩方向：與磁場(chǎng)方向有關(guān)、與電流方向有關(guān)。因此解決方案要么改變磁場(chǎng)方向，要么改變電流方向。此解決方案要么改變磁場(chǎng)方向，要么改變電流方向。 磁場(chǎng)的改變不可?。阂?yàn)楹螘r(shí)改變是與線圈的位置磁場(chǎng)的改變不可取：因?yàn)楹螘r(shí)改變是與線圈的位置有關(guān)，當(dāng)有多匝線圈時(shí)則無(wú)法處理。有關(guān)，當(dāng)有多匝線圈時(shí)則無(wú)法處理。 電流方向的改變：當(dāng)線圈經(jīng)過(guò)軸電流方向的改變：當(dāng)線圈經(jīng)過(guò)軸O1O2的平面時(shí)，的平面時(shí)，必須改變電流方向必須改變電流方向 換向如何實(shí)現(xiàn)換向如何實(shí)現(xiàn)-必須有換向裝置必須有

13、換向裝置-電刷電刷 換向裝置隨線圈一起旋轉(zhuǎn)，電刷不動(dòng)，與電源相連換向裝置隨線圈一起旋轉(zhuǎn)，電刷不動(dòng)，與電源相連20結(jié)論二結(jié)論二 所以，為了保證線圈在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)所以，為了保證線圈在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向不變，就必須在結(jié)構(gòu)上增加換向器和電矩方向不變，就必須在結(jié)構(gòu)上增加換向器和電刷。換向器是為了線圈在不同的磁極下可以通刷。換向器是為了線圈在不同的磁極下可以通入不同方向的電流；電刷則是為了給換向器供入不同方向的電流；電刷則是為了給換向器供電。電。 雖然線圈所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向不變，雖然線圈所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向不變，但線圈中流但線圈中流過(guò)的電流卻是交流。過(guò)的電流卻是交流。21第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的

14、工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力能形成方向不變轉(zhuǎn)矩的條件載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力能形成方向不變轉(zhuǎn)矩的條件 處于相同極性磁極下的導(dǎo)體所受處于相同極性磁極下的導(dǎo)體所受電磁力的方向保持不電磁力的方向保持不變變，亦即，亦即相同極性磁極下導(dǎo)體中電流方向不變相同極性磁極下導(dǎo)體中電流方向不變； 所需的外部條件所需的外部條件換向器和電刷。換向器和電刷。（b）22思考題思考題 通過(guò)電機(jī)原理的分析，電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換原理通過(guò)電機(jī)原理的分析，電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換原理是比較簡(jiǎn)單的，作為原理驗(yàn)證也是簡(jiǎn)單的。是比較簡(jiǎn)單的，作為原理驗(yàn)證也是簡(jiǎn)單的。 但是，要使電機(jī)能夠作為產(chǎn)品需要解決但是，要使

15、電機(jī)能夠作為產(chǎn)品需要解決-電機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的恒定和方向的不變轉(zhuǎn)矩的恒定和方向的不變-其結(jié)構(gòu)就比較復(fù)雜其結(jié)構(gòu)就比較復(fù)雜-需要多個(gè)線圈、換向裝置、電刷。需要多個(gè)線圈、換向裝置、電刷。23直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的幾點(diǎn)結(jié)論直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的幾點(diǎn)結(jié)論第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 外施電壓、電流是直流電，電樞線圈內(nèi)電流是交流電；外施電壓、電流是直流電，電樞線圈內(nèi)電流是交流電； 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反；線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反； 線圈是旋轉(zhuǎn)的，電樞電流是交變的。電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)線圈是旋轉(zhuǎn)的，電樞電流是交變的。電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間上是恒定不變的；在空間上是恒定不變的

16、； 產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)。產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)。24二、直流發(fā)電機(jī)的工作原理二、直流發(fā)電機(jī)的工作原理 1.基本原理基本原理 2.直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)的工作原理eBlv電磁感應(yīng)定律：電磁感應(yīng)定律：滿足右手定則2526發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程 1、當(dāng)線圈繞軸、當(dāng)線圈繞軸O1O2旋轉(zhuǎn)，線圈邊旋轉(zhuǎn)，線圈邊ab和和cd切割切割磁場(chǎng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，電流方向?yàn)榇艌?chǎng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，電流方向?yàn)閐-c-b-a。 2、隨著線圈的旋轉(zhuǎn)，由于線圈與磁場(chǎng)之間不再、隨著線圈的旋轉(zhuǎn)，由于線圈與磁場(chǎng)之間不再垂直，切割磁場(chǎng)的速度逐漸減??；電動(dòng)勢(shì)不恒垂直，切割磁場(chǎng)的速度逐漸

17、減?。浑妱?dòng)勢(shì)不恒定。定。 問(wèn)題一：如何保證線圈在運(yùn)行中的電動(dòng)勢(shì)大小問(wèn)題一：如何保證線圈在運(yùn)行中的電動(dòng)勢(shì)大小不變？不變？ 原因：切割磁場(chǎng)的原因：切割磁場(chǎng)的有效有效速度變化速度變化27結(jié)論一結(jié)論一 電機(jī)中必須有多個(gè)線圈；電機(jī)中必須有多個(gè)線圈； 每一個(gè)線圈必須遵循一定的分布規(guī)律；每一個(gè)線圈必須遵循一定的分布規(guī)律； 各個(gè)線圈之間是串聯(lián)關(guān)系。各個(gè)線圈之間是串聯(lián)關(guān)系。 28分析分析29分析分析 繼續(xù)分析單線圈的運(yùn)行情況：繼續(xù)分析單線圈的運(yùn)行情況： 3、當(dāng)旋轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí)，電勢(shì)為零。、當(dāng)旋轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí)，電勢(shì)為零。 4、當(dāng)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到邊、當(dāng)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到邊ab處于軸處于軸O1O2的下面時(shí)，的下

18、面時(shí)，電勢(shì)方向變反。電勢(shì)方向變反。 即：在整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，所產(chǎn)生的電勢(shì)為交變即：在整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，所產(chǎn)生的電勢(shì)為交變電勢(shì)，如何獲取直流電勢(shì)呢？電勢(shì)，如何獲取直流電勢(shì)呢？30結(jié)論二結(jié)論二 所以，為了保證線圈在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，外部所產(chǎn)所以，為了保證線圈在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，外部所產(chǎn)生的電勢(shì)方向不變，就必須在結(jié)構(gòu)上增加換向生的電勢(shì)方向不變，就必須在結(jié)構(gòu)上增加換向器和電刷。換向器是為了將線圈產(chǎn)生的交流電器和電刷。換向器是為了將線圈產(chǎn)生的交流電勢(shì)變?yōu)橹绷麟妱?shì)，電刷則是為了將換向器的電勢(shì)變?yōu)橹绷麟妱?shì)，電刷則是為了將換向器的電勢(shì)取出。勢(shì)取出。 雖然外部所得到的電勢(shì)方向不變，雖然外部所得到的電勢(shì)方向不變，但線圈中產(chǎn)但線圈

19、中產(chǎn)生的是交流電勢(shì)。生的是交流電勢(shì)。31由于靜止電刷和旋轉(zhuǎn)換向器的作用，由于靜止電刷和旋轉(zhuǎn)換向器的作用， eBA為為脈動(dòng)的直流電動(dòng)勢(shì)脈動(dòng)的直流電動(dòng)勢(shì)。BAe第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)32直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的幾點(diǎn)結(jié)論直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的幾點(diǎn)結(jié)論 電樞線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流方向是交流電；電樞線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流方向是交流電； 電刷間是直流電動(dòng)勢(shì)。線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電流方向相同；電刷間是直流電動(dòng)勢(shì)。線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電流方向相同； 從空間看，電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間上是恒定不變的；從空間看，電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間上是恒定不變的； 產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，

20、是制動(dòng)性質(zhì)。產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，是制動(dòng)性質(zhì)。第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)33三、直流電機(jī)的可逆運(yùn)行三、直流電機(jī)的可逆運(yùn)行第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 可逆原理可逆原理同一臺(tái)電機(jī)，通過(guò)改變外界條件，既能作為同一臺(tái)電機(jī)，通過(guò)改變外界條件，既能作為電動(dòng)機(jī)又能作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行；電動(dòng)機(jī)又能作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行； 作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在直流電機(jī)的兩電刷端上加上直流電在直流電機(jī)的兩電刷端上加上直流電壓，電樞旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)壓，電樞旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn) ，輸出機(jī)械能；，輸出機(jī)械能； 作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行用原動(dòng)機(jī)拖

21、動(dòng)直流電機(jī)的電樞，電刷用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流電機(jī)的電樞，電刷端引出直流電動(dòng)勢(shì)，作為直流電源，輸出電能。端引出直流電動(dòng)勢(shì)，作為直流電源，輸出電能。34直流電機(jī)小結(jié)直流電機(jī)小結(jié)直流電機(jī)中的磁場(chǎng)為恒定不變的磁場(chǎng)；直流電機(jī)中的磁場(chǎng)為恒定不變的磁場(chǎng)；電動(dòng)機(jī)外接直流電源，內(nèi)部為交流電流；電動(dòng)機(jī)外接直流電源，內(nèi)部為交流電流；結(jié)構(gòu)上必須有換向的裝置。結(jié)構(gòu)上必須有換向的裝置。小結(jié)小結(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和直流發(fā)電機(jī)的工作原理都非常明確都非常明確 都需要一個(gè)固定不變的磁場(chǎng)都需要一個(gè)固定不變的磁場(chǎng) 都需要從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)最終裝置的目標(biāo)都需要從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)最終裝置的目標(biāo)3536直流電機(jī)

22、直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能實(shí)現(xiàn)的功能能夠產(chǎn)生一個(gè)空間分布固定不變的直流磁場(chǎng)；能夠產(chǎn)生一個(gè)空間分布固定不變的直流磁場(chǎng)；能夠產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小和方向的不變；能夠產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小和方向的不變；能夠?qū)⒅绷麟娊尤胄D(zhuǎn)的線圈中；能夠?qū)⒅绷麟娊尤胄D(zhuǎn)的線圈中；能夠方便安裝；能夠方便安裝；具有連接外部負(fù)載的接口。具有連接外部負(fù)載的接口。那么直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)如何設(shè)計(jì)？那么直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)如何設(shè)計(jì)？37直流電機(jī)直流電機(jī)功能實(shí)現(xiàn)的分析功能實(shí)現(xiàn)的分析直流磁場(chǎng)的產(chǎn)生：直流磁場(chǎng)的產(chǎn)生： 要求：要求：在一個(gè)圓形空間分布不變且均勻且磁場(chǎng)強(qiáng)在一個(gè)圓形空間分布不變且均勻且磁場(chǎng)強(qiáng)度足夠大度足夠大l 磁鐵或通電線圈磁鐵或通電線圈-會(huì)產(chǎn)生具有一定磁場(chǎng)強(qiáng)

23、度的會(huì)產(chǎn)生具有一定磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)磁場(chǎng)l 如何產(chǎn)生足夠大的磁感應(yīng)強(qiáng)度如何產(chǎn)生足夠大的磁感應(yīng)強(qiáng)度 選擇合適的導(dǎo)磁材料選擇合適的導(dǎo)磁材料-硅鋼片（鐵磁材料）硅鋼片（鐵磁材料）l 線圈與硅鋼片如何連接？線圈與硅鋼片如何連接？ 線圈需要均勻分布，硅鋼片組成一個(gè)圓柱，將線圈需要均勻分布，硅鋼片組成一個(gè)圓柱，將線圈嵌入圓柱內(nèi)，因此圓柱內(nèi)需要有線圈槽。該線圈嵌入圓柱內(nèi)，因此圓柱內(nèi)需要有線圈槽。該圓柱靜止不動(dòng)。圓柱靜止不動(dòng)。-定子定子 38直流電機(jī)直流電機(jī)功能實(shí)現(xiàn)的分析功能實(shí)現(xiàn)的分析轉(zhuǎn)矩大小不變的實(shí)現(xiàn)：轉(zhuǎn)矩大小不變的實(shí)現(xiàn)： 要求：要求：在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小不變?cè)谛D(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小不變l 轉(zhuǎn)矩大小不變

24、的基本實(shí)現(xiàn)方法轉(zhuǎn)矩大小不變的基本實(shí)現(xiàn)方法-增加旋轉(zhuǎn)線圈增加旋轉(zhuǎn)線圈的數(shù)量的數(shù)量l 旋轉(zhuǎn)線圈的安裝要求旋轉(zhuǎn)線圈的安裝要求-在空間均勻分布且各在空間均勻分布且各個(gè)線圈之間采用串聯(lián)個(gè)線圈之間采用串聯(lián)l 如何實(shí)現(xiàn)線圈的固定并使線圈感應(yīng)的磁場(chǎng)最大如何實(shí)現(xiàn)線圈的固定并使線圈感應(yīng)的磁場(chǎng)最大 同樣可以通過(guò)硅鋼片組成一個(gè)圓柱，將線圈嵌同樣可以通過(guò)硅鋼片組成一個(gè)圓柱，將線圈嵌入圓柱內(nèi)，因此圓柱內(nèi)需要有線圈槽；該圓柱需入圓柱內(nèi)，因此圓柱內(nèi)需要有線圈槽；該圓柱需要旋轉(zhuǎn)。要旋轉(zhuǎn)。-轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 39直流電機(jī)直流電機(jī)功能實(shí)現(xiàn)的分析功能實(shí)現(xiàn)的分析轉(zhuǎn)矩方向不變的實(shí)現(xiàn)：轉(zhuǎn)矩方向不變的實(shí)現(xiàn)： 要求：要求：在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向不

25、變?cè)谛D(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向不變l 轉(zhuǎn)矩方向不變的基本實(shí)現(xiàn)方法轉(zhuǎn)矩方向不變的基本實(shí)現(xiàn)方法-增加換向器和增加換向器和電刷電刷l 換向器能夠確保每一個(gè)線圈在空間固定位置實(shí)換向器能夠確保每一個(gè)線圈在空間固定位置實(shí)現(xiàn)電流的換向現(xiàn)電流的換向-所以進(jìn)行換向的線圈只是一個(gè)所以進(jìn)行換向的線圈只是一個(gè)位置的或者說(shuō)同時(shí)進(jìn)行換向的線圈只有一個(gè)位置的或者說(shuō)同時(shí)進(jìn)行換向的線圈只有一個(gè) 所以換向器的數(shù)量應(yīng)該與線圈的數(shù)量相同。所以換向器的數(shù)量應(yīng)該與線圈的數(shù)量相同。 換向器之間應(yīng)該絕緣，線圈通過(guò)換向器實(shí)現(xiàn)串換向器之間應(yīng)該絕緣，線圈通過(guò)換向器實(shí)現(xiàn)串聯(lián)聯(lián)40直流電機(jī)直流電機(jī)功能實(shí)現(xiàn)的分析功能實(shí)現(xiàn)的分析轉(zhuǎn)矩方向不變的實(shí)現(xiàn)：轉(zhuǎn)矩方向

26、不變的實(shí)現(xiàn)： 要求：要求：在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向不變?cè)谛D(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向不變l 電流如何接入旋轉(zhuǎn)的線圈電流如何接入旋轉(zhuǎn)的線圈-采用電刷采用電刷l 電刷安裝的位置電刷安裝的位置-確保產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最大確保產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最大-確確保產(chǎn)生的電勢(shì)最大保產(chǎn)生的電勢(shì)最大 41直流電機(jī)直流電機(jī)功能實(shí)現(xiàn)的分析功能實(shí)現(xiàn)的分析42主磁極主磁極換向磁極換向磁極電刷裝置電刷裝置機(jī)座機(jī)座端蓋端蓋磁極鐵心磁極鐵心勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組電刷電刷刷握刷握絕緣支架絕緣支架壓緊力調(diào)整裝置壓緊力調(diào)整裝置轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子直直流流電電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 軸軸電樞鐵心電樞鐵心電樞繞組電樞繞組換換 向向 器器第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電

27、機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)431換向器換向器2電刷裝置電刷裝置3機(jī)座機(jī)座4主磁極主磁極5換向極換向極6端蓋端蓋7風(fēng)扇風(fēng)扇8電樞繞組電樞繞組9電樞鐵心電樞鐵心四、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)四、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)44(一一)直流電機(jī)的靜止部分直流電機(jī)的靜止部分1 1、主磁極、主磁極作用作用產(chǎn)生恒定、有一定空間分布形狀的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定、有一定空間分布形狀的磁場(chǎng) 第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 1主磁極鐵心主磁極鐵心 2勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組 3機(jī)座機(jī)座45主磁極鋼板沖片（主磁極鋼板沖片（1-1.5mm厚）厚）主磁極由鋼板沖片主磁極由鋼板沖

28、片疊壓而成疊壓而成勵(lì)磁繞組套在主勵(lì)磁繞組套在主磁極極身上磁極極身上極極 靴靴第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)462 2、換向極、換向極n 1換向極鐵心換向極鐵心n 2換向極繞組換向極繞組3 3、機(jī)座、機(jī)座作用作用 用來(lái)固定主磁極、換向極和端蓋；用來(lái)固定主磁極、換向極和端蓋； 另外，又作為磁路的一部分。有磁通經(jīng)過(guò)的部分稱為另外，又作為磁路的一部分。有磁通經(jīng)過(guò)的部分稱為磁軛磁軛。 n作用作用改善換向改善換向 第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)474 4、電刷裝置、電刷裝置 1刷握刷握 2電刷電刷 3壓緊彈簧壓緊彈簧 4銅絲辮銅絲辮作用作用引

29、入或引出直流電。引入或引出直流電。第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)48l（二）直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分（二）直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分1 1、電樞鐵心、電樞鐵心 a)電樞鐵心沖片電樞鐵心沖片 b)電樞鐵心電樞鐵心作用作用 主磁路的主要部分主磁路的主要部分 嵌放電樞繞組嵌放電樞繞組第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)492 2、電樞繞組、電樞繞組 1槽楔槽楔 2線圈絕緣線圈絕緣 3導(dǎo)體導(dǎo)體 4層間絕緣層間絕緣 5槽絕緣槽絕緣 6槽底絕緣槽底絕緣電樞槽內(nèi)的絕緣電樞槽內(nèi)的絕緣第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 組成組成由許多按一定

30、規(guī)律連接的線圈由許多按一定規(guī)律連接的線圈組成。組成。 作用作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)503 3、換向器、換向器1 1換向片換向片2 2連接片連接片組成組成由許多換向片組成，換向片之間用云母絕緣。由許多換向片組成，換向片之間用云母絕緣。作用：作用：發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)：交流電動(dòng)勢(shì)交流電動(dòng)勢(shì)直流電動(dòng)勢(shì)直流電動(dòng)勢(shì)輸出直流電壓輸出直流電壓電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)：直流電流直流電流交變電流交變電流使電機(jī)旋轉(zhuǎn)使電機(jī)旋轉(zhuǎn)第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)51換向器換向器第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)繞組分析直流電機(jī)繞組分析 轉(zhuǎn)子繞

31、組與換向器如何連接？轉(zhuǎn)子繞組與換向器如何連接？ 同一個(gè)繞組的兩端與不同的換向片連接；同一個(gè)繞組的兩端與不同的換向片連接； 每一個(gè)換向片上必有兩個(gè)繞組端子。每一個(gè)換向片上必有兩個(gè)繞組端子。52直流電機(jī)結(jié)構(gòu)小結(jié)直流電機(jī)結(jié)構(gòu)小結(jié) 電機(jī)可以分為定子與轉(zhuǎn)子電機(jī)可以分為定子與轉(zhuǎn)子 繞組從功能上可以分為勵(lì)磁繞組和電樞繞組繞組從功能上可以分為勵(lì)磁繞組和電樞繞組 直流電機(jī)需要電刷和換向器直流電機(jī)需要電刷和換向器 電機(jī)的原理、電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本了解后，可以了解電機(jī)的原理、電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本了解后，可以了解電機(jī)的參數(shù)。電機(jī)的參數(shù)。5354直流電機(jī)直流電機(jī)特點(diǎn)特點(diǎn)直流電機(jī)的磁場(chǎng)是固定不變的，不會(huì)隨著時(shí)間的直流電機(jī)的磁場(chǎng)是固定

32、不變的，不會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，在空間的分布也是固定不變的；變化而變化，在空間的分布也是固定不變的；直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組流過(guò)的是交流電；直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組流過(guò)的是交流電；直流電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的數(shù)量眾多；直流電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的數(shù)量眾多；直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)特色：電刷和換向器直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)特色：電刷和換向器直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組也稱為電樞繞組、定子繞組直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組也稱為電樞繞組、定子繞組也稱為勵(lì)磁繞組。也稱為勵(lì)磁繞組。55N N極和極和S S極只能成對(duì)出現(xiàn)且沿圓極只能成對(duì)出現(xiàn)且沿圓周均勻周均勻交替分布交替分布；極對(duì)數(shù)：極對(duì)數(shù)：N N極或極或S S極的個(gè)數(shù)，通極的個(gè)數(shù)，通常用常用 p p 表示；表示；極數(shù)：極數(shù)

33、：主磁極的個(gè)數(shù)，等于主磁極的個(gè)數(shù)，等于 2 2p p。NSNS第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)p=2即即4極電機(jī)極電機(jī)56 直流電機(jī)的型號(hào)直流電機(jī)的型號(hào)第二節(jié)第二節(jié) 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)57額定功率額定功率(PN，kW )額定條件下電機(jī)所能提供的功率額定條件下電機(jī)所能提供的功率電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)指軸上輸出的指軸上輸出的機(jī)械功率機(jī)械功率發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)指電刷間輸出的指電刷間輸出的額定電功率額定電功率額定電壓額定電壓(UN，V)在額定工況下，電機(jī)出線端的平均在額定工況下，電機(jī)出線端的平均電壓電壓發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是指輸出額定電壓；是指輸出額定電壓；電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是指輸入

34、額定電壓。是指輸入額定電壓。第二節(jié)第二節(jié) 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)直流電機(jī)的額定值直流電機(jī)的額定值58 額定電流額定電流(IN， A)在額定電壓下，運(yùn)行于額定功率時(shí)在額定電壓下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的電流對(duì)應(yīng)的電流 直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī) 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速(nN，r/min)在額定電壓、額定電流下，運(yùn)行在額定電壓、額定電流下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速 額定勵(lì)磁電壓額定勵(lì)磁電壓(UfN，V)對(duì)應(yīng)于額定電壓、額定電流、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)磁電流額定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵(lì)磁電流第二節(jié)第二節(jié) 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)直流電機(jī)

35、的銘牌數(shù)據(jù)310I NNNPAU310INNNNPAU59第二節(jié)第二節(jié) 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)電機(jī)運(yùn)行于電機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)額定狀態(tài)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所有物理量與額電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所有物理量與額定值相同。定值相同。欠載運(yùn)行欠載運(yùn)行電機(jī)的運(yùn)行電流小于額定電流；電機(jī)的運(yùn)行電流小于額定電流；過(guò)載運(yùn)行過(guò)載運(yùn)行運(yùn)行電流大于額定電流。運(yùn)行電流大于額定電流。長(zhǎng)期長(zhǎng)期欠載運(yùn)行欠載運(yùn)行將造成將造成電機(jī)浪費(fèi)電機(jī)浪費(fèi)，而，而長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行會(huì)會(huì)縮短縮短電機(jī)的使用壽命電機(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)。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。附近，此時(shí)電機(jī)的

36、運(yùn)行效率、工作性能等比較好。討論討論 電機(jī)有使用功率要求，有使用電流要求。電機(jī)的電機(jī)有使用功率要求，有使用電流要求。電機(jī)的運(yùn)行電流過(guò)大會(huì)有什么樣的后果？運(yùn)行電流過(guò)大會(huì)有什么樣的后果？ 什么原因引起電機(jī)電流過(guò)大？什么原因引起電機(jī)電流過(guò)大？60小結(jié)小結(jié) 電機(jī)的原理：需要驗(yàn)證電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換電機(jī)的原理：需要驗(yàn)證電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換 電機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)：需要穩(wěn)定的電能或機(jī)械能電機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)：需要穩(wěn)定的電能或機(jī)械能 電機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：電刷和換向器電機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：電刷和換向器61分析分析 電機(jī)結(jié)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)方案電機(jī)結(jié)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)方案 方案實(shí)現(xiàn)中較難的部分是轉(zhuǎn)子部分方案實(shí)現(xiàn)中較難的部分是轉(zhuǎn)子部分 轉(zhuǎn)子中繞組的實(shí)現(xiàn)

37、方案轉(zhuǎn)子中繞組的實(shí)現(xiàn)方案 轉(zhuǎn)子繞組的實(shí)現(xiàn)功能：轉(zhuǎn)子繞組的實(shí)現(xiàn)功能： 1.多線圈的空間分布；多線圈的空間分布； 2.線圈的供電方式；線圈的供電方式； 3.線圈串聯(lián)的實(shí)現(xiàn)。線圈串聯(lián)的實(shí)現(xiàn)。6263 電樞繞組電樞繞組直流電機(jī)電磁感應(yīng)的關(guān)鍵部件之一，直流電機(jī)電磁感應(yīng)的關(guān)鍵部件之一，是直流電機(jī)的電路，也是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞是直流電機(jī)的電路，也是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。紐。 對(duì)電樞繞組的要求對(duì)電樞繞組的要求在能夠通過(guò)規(guī)定的電流和在能夠通過(guò)規(guī)定的電流和產(chǎn)生足夠的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的前提下，盡可能產(chǎn)生足夠的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的前提下，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。節(jié)省銅和絕緣材料，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

38、、運(yùn)行可靠。第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組64 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)線圈之間互不相連；線圈之間互不相連； 功能特點(diǎn)功能特點(diǎn)隨著電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)，始隨著電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)，始終只有一個(gè)線圈有電流，產(chǎn)生的總終只有一個(gè)線圈有電流，產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩或電勢(shì)均很?。晦D(zhuǎn)矩或電勢(shì)均很??； 解決思路解決思路線圈之間互相連接，線圈之間互相連接，形成一個(gè)閉合的回路，且同一磁極形成一個(gè)閉合的回路，且同一磁極下的導(dǎo)體中電流方向相同；下的導(dǎo)體中電流方向相同；一、簡(jiǎn)單的繞組一、簡(jiǎn)單的繞組1-21-2、3-43-4、5-65-6、7-87-8分別構(gòu)成分別構(gòu)成4 4個(gè)線圈個(gè)線圈第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組65 實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)

39、方法用用4個(gè)換向片將個(gè)換向片將4個(gè)線圈個(gè)線圈都連接起來(lái)，成為一個(gè)閉合繞組，兩都連接起來(lái)，成為一個(gè)閉合繞組，兩個(gè)不同的線圈邊連接一個(gè)換向片。每個(gè)不同的線圈邊連接一個(gè)換向片。每個(gè)線圈的兩個(gè)線圈邊連接個(gè)線圈的兩個(gè)線圈邊連接2個(gè)不同的換個(gè)不同的換向片；向片； 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并聯(lián)支路數(shù)保持不變，并聯(lián)支路數(shù)保持不變，每條支路的串聯(lián)線圈變數(shù)也保持不變；每條支路的串聯(lián)線圈變數(shù)也保持不變； 并聯(lián)支路并聯(lián)支路1-2-3-4，8-7-6-5 功能特點(diǎn)功能特點(diǎn)任意時(shí)刻所有線圈都有任意時(shí)刻所有線圈都有電流，產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩或總電動(dòng)勢(shì)較大。電流，產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩或總電動(dòng)勢(shì)較大。第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組66第三

40、節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組67通過(guò)換向片，通過(guò)換向片，6 6個(gè)元件依次串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)閉合回路。個(gè)元件依次串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)閉合回路。第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組68電樞繞組與電刷連接電樞繞組與電刷連接位于對(duì)稱位置的電刷將閉合的位于對(duì)稱位置的電刷將閉合的6 6個(gè)線圈分成兩個(gè)并聯(lián)支路。個(gè)線圈分成兩個(gè)并聯(lián)支路。電刷將環(huán)形閉合電樞繞組分成兩條對(duì)稱的并聯(lián)支路。電刷將環(huán)形閉合電樞繞組分成兩條對(duì)稱的并聯(lián)支路。兩個(gè)電刷位于換向器內(nèi)圓兩個(gè)電刷位于換向器內(nèi)圓對(duì)稱對(duì)稱位置位置( (實(shí)際放置在外圓上實(shí)際放置在外圓上) )。直流電樞繞組構(gòu)成的原則直流電樞繞組構(gòu)成的原則直流電機(jī)電樞繞組是一個(gè)通直流電機(jī)電

41、樞繞組是一個(gè)通過(guò)換向片連接起來(lái)的閉合繞組。過(guò)換向片連接起來(lái)的閉合繞組。第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組69第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組 電刷的位置要求電刷的位置要求為了在正負(fù)電刷之間獲得最大的直流為了在正負(fù)電刷之間獲得最大的直流電動(dòng)勢(shì)以及產(chǎn)生最大的電磁轉(zhuǎn)矩，電刷放在被電刷短路的電動(dòng)勢(shì)以及產(chǎn)生最大的電磁轉(zhuǎn)矩，電刷放在被電刷短路的元件電勢(shì)為零的位置。元件電勢(shì)為零的位置。 電勢(shì)為零的元件電勢(shì)為零的元件在一個(gè)主極下的元件邊電勢(shì)有相同的在一個(gè)主極下的元件邊電勢(shì)有相同的方向，在磁極的幾何中性線上電勢(shì)為零。方向，在磁極的幾何中性線上電勢(shì)為零。 電刷放置電刷放置放在使電刷的中心線與主磁

42、極軸線對(duì)準(zhǔn)的換放在使電刷的中心線與主磁極軸線對(duì)準(zhǔn)的換向片上。向片上。70二、繞組的基本概念二、繞組的基本概念 構(gòu)成繞組的每個(gè)線圈是繞組的一個(gè)單元，稱為繞組元件，構(gòu)成繞組的每個(gè)線圈是繞組的一個(gè)單元，稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。分單匝和多匝兩種。1.1.元件元件第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組71每一個(gè)元件均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為每一個(gè)元件均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為首端首端，另一根稱為另一根稱為末端末端。2.2.元件的首末端元件的首末端第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組72相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電樞表面之間的距

43、離，用表示。表示。D=2 p3.3.極距極距4. 第一節(jié)距第一節(jié)距 y11/ 2yQpy1 指一個(gè)元件兩個(gè)邊的距離。指一個(gè)元件兩個(gè)邊的距離。 5. 第二節(jié)距第二節(jié)距 y2 y2 為元件下層邊與其相聯(lián)結(jié)的元為元件下層邊與其相聯(lián)結(jié)的元件上層邊之間的距離。件上層邊之間的距離。第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組73 為了使元件端接部分能平整地排列，每個(gè)槽中的元件邊分為了使元件端接部分能平整地排列，每個(gè)槽中的元件邊分上下兩層疊放，一個(gè)元件邊放在一個(gè)槽的上層，另一個(gè)元上下兩層疊放，一個(gè)元件邊放在一個(gè)槽的上層，另一個(gè)元件邊放在另一個(gè)槽的下層。直流電機(jī)繞組一般都是件邊放在另一個(gè)槽的下層。直流電機(jī)繞組一

44、般都是雙層繞雙層繞組組。 直流電機(jī)電樞繞組的基本形式直流電機(jī)電樞繞組的基本形式單波繞組、單疊繞組。單波繞組、單疊繞組。 單波繞組：相鄰的兩個(gè)線圈連接于一個(gè)換向器；單波繞組：相鄰的兩個(gè)線圈連接于一個(gè)換向器； 單疊繞組：相距單疊繞組：相距2個(gè)極距的線圈連接于一個(gè)換向器。個(gè)極距的線圈連接于一個(gè)換向器。三、繞組的基本形式三、繞組的基本形式第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組74單疊繞組展開(kāi)圖單疊繞組展開(kāi)圖11.槽展開(kāi)2.繞組放置3.安放磁極電刷123456789101112131416152345678910111213141615槽展開(kāi)槽展開(kāi)繞組放置繞組放置安放磁極、電刷安放磁極、電刷NSNS

45、A+B+第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組75單單波波繞組展開(kāi)圖繞組展開(kāi)圖1.槽展開(kāi)2.繞組放置3.安放磁極電刷槽展開(kāi)槽展開(kāi)繞組放置繞組放置安放磁極、電刷安放磁極、電刷第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組76單疊繞組電路圖單疊繞組電路圖第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組77直流電機(jī)電樞繞組小結(jié)直流電機(jī)電樞繞組小結(jié)第三節(jié)第三節(jié) 直流電機(jī)的繞組直流電機(jī)的繞組 直流電機(jī)電樞繞組是無(wú)頭無(wú)尾的閉合繞組；直流電機(jī)電樞繞組是無(wú)頭無(wú)尾的閉合繞組； 直流電機(jī)電樞繞組至少有直流電機(jī)電樞繞組至少有2條并聯(lián)支路。條并聯(lián)支路。 在直流電機(jī)中，通常用在直流電機(jī)中，通常用 a 表示表示并聯(lián)支路對(duì)數(shù)并聯(lián)

46、支路對(duì)數(shù) 電刷放置的一般原則是確?？蛰d時(shí)通過(guò)正、負(fù)電刷引出的電刷放置的一般原則是確?？蛰d時(shí)通過(guò)正、負(fù)電刷引出的電動(dòng)勢(shì)最大，或者說(shuō)，被電刷短路的元件中的電動(dòng)勢(shì)為零。電動(dòng)勢(shì)最大，或者說(shuō)，被電刷短路的元件中的電動(dòng)勢(shì)為零。 對(duì)于端接對(duì)稱的元件，電刷也就放置在主極軸線下的換向?qū)τ诙私訉?duì)稱的元件，電刷也就放置在主極軸線下的換向片上。片上。78直流電機(jī)工作原理的特點(diǎn)直流電機(jī)工作原理的特點(diǎn)不管是直流電動(dòng)機(jī)還是直流發(fā)電機(jī)，都需要一個(gè)不管是直流電動(dòng)機(jī)還是直流發(fā)電機(jī)，都需要一個(gè)空間分布不變的磁場(chǎng)；空間分布不變的磁場(chǎng)；電樞繞組中必須有多個(gè)線圈，線圈之間通過(guò)串聯(lián)電樞繞組中必須有多個(gè)線圈，線圈之間通過(guò)串聯(lián)形成一個(gè)無(wú)頭無(wú)尾

47、的閉合回路；形成一個(gè)無(wú)頭無(wú)尾的閉合回路；電機(jī)結(jié)構(gòu)中必須有換向器和電刷，電刷放置電機(jī)結(jié)構(gòu)中必須有換向器和電刷，電刷放置應(yīng)使應(yīng)使電勢(shì)最大或轉(zhuǎn)矩最大電勢(shì)最大或轉(zhuǎn)矩最大；通過(guò)電刷，電樞繞組形成兩條并聯(lián)的支路，而且通過(guò)電刷，電樞繞組形成兩條并聯(lián)的支路，而且線圈內(nèi)流過(guò)的電流為交流；線圈內(nèi)流過(guò)的電流為交流； 79直流電機(jī)工作原理的直流電機(jī)工作原理的小結(jié)小結(jié)直流電機(jī)的原理：帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中產(chǎn)生力；導(dǎo)直流電機(jī)的原理：帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中產(chǎn)生力；導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生電勢(shì)體切割磁力線產(chǎn)生電勢(shì)；直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)：定子和轉(zhuǎn)子；勵(lì)磁繞組和電勢(shì)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)：定子和轉(zhuǎn)子；勵(lì)磁繞組和電勢(shì)繞組；電刷和換向器繞組；電刷和換向器；直流電機(jī)

48、的銘牌數(shù)據(jù)：使用電機(jī)的依據(jù)，盡量使直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)：使用電機(jī)的依據(jù)，盡量使電機(jī)運(yùn)行在額定狀態(tài)。電機(jī)運(yùn)行在額定狀態(tài)。 80電機(jī)的使用電機(jī)的使用電機(jī)如何使用？電機(jī)如何使用？ 如何實(shí)現(xiàn)電機(jī)的通電？如何實(shí)現(xiàn)電機(jī)的通電？-勵(lì)磁回路和電樞回路勵(lì)磁回路和電樞回路勵(lì)磁回路通電之后所產(chǎn)生的磁場(chǎng)是如何分布的？勵(lì)磁回路通電之后所產(chǎn)生的磁場(chǎng)是如何分布的？電機(jī)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速會(huì)是多大？轉(zhuǎn)速與那些參數(shù)有關(guān)？電機(jī)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速會(huì)是多大？轉(zhuǎn)速與那些參數(shù)有關(guān)？ 81介紹內(nèi)容介紹內(nèi)容 直流電機(jī)的磁場(chǎng)直流電機(jī)的磁場(chǎng) 直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩和電勢(shì)的計(jì)算直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩和電勢(shì)的計(jì)算磁場(chǎng)磁場(chǎng) 磁路：磁通所通過(guò)的路徑；磁路：磁通所通過(guò)的路徑； 如何來(lái)表示磁場(chǎng)？

49、如何來(lái)表示一個(gè)磁路的特征。如何來(lái)表示磁場(chǎng)？如何來(lái)表示一個(gè)磁路的特征。 磁場(chǎng)中某一個(gè)點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)中某一個(gè)點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度 磁場(chǎng)中一個(gè)面：磁通量；磁場(chǎng)中一個(gè)面：磁通量；8283磁路和電路的幾點(diǎn)差別：磁路和電路的幾點(diǎn)差別：磁路的基本定律磁路的基本定律 電路中的電流全部在導(dǎo)線中流動(dòng)；而在磁路中，總有一電路中的電流全部在導(dǎo)線中流動(dòng)；而在磁路中，總有一部分部分漏磁通漏磁通。 電路中導(dǎo)體的電路中導(dǎo)體的電阻率電阻率在一定的溫度下是在一定的溫度下是恒定恒定的；而磁路的；而磁路中鐵心的中鐵心的導(dǎo)磁率導(dǎo)磁率隨著飽和程度而有所隨著飽和程度而有所變化變化。 對(duì)于對(duì)于線性電路線性電路，計(jì)算時(shí)可以用

50、，計(jì)算時(shí)可以用疊加原理疊加原理；而在；而在磁路磁路中，中，B和和H之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為非線性非線性，因此計(jì)算時(shí)，因此計(jì)算時(shí)不可以用疊加不可以用疊加原理原理。84電路和磁路的對(duì)比電路和磁路的對(duì)比電電 路路磁磁 路路電流電流 I A磁通：磁通： Wb電流密度電流密度 J A/m2磁通密度磁通密度 B T=Wb/m2電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) E V磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì) F A電阻電阻 磁阻磁阻 1/H電導(dǎo)電導(dǎo) S 磁導(dǎo)磁導(dǎo) H基爾霍夫第一定律基爾霍夫第一定律 磁路節(jié)點(diǎn)定律磁路節(jié)點(diǎn)定律 基爾霍夫第二定律基爾霍夫第二定律全電流定律全電流定律電路歐姆定律電路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律lRS1GR0i 0u .EI

51、RmlRS1mmR 0 .H lN i.mFR 85第四節(jié)第四節(jié) 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng) 勵(lì)磁方式勵(lì)磁方式供給勵(lì)磁繞組電流而產(chǎn)生勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的方式供給勵(lì)磁繞組電流而產(chǎn)生勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的方式 他勵(lì)他勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組無(wú)連接，由獨(dú)立電源供電勵(lì)磁繞組與電樞繞組無(wú)連接，由獨(dú)立電源供電 自勵(lì)自勵(lì)并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì) 并勵(lì)并勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián) 串勵(lì)串勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián) 復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)一個(gè)勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，另一個(gè)串聯(lián)。一個(gè)勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，另一個(gè)串聯(lián)。一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式86二、直流電機(jī)的

52、空載磁場(chǎng)二、直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)是指電樞電流是指電樞電流等于零或者很小等于零或者很小時(shí)時(shí)，由勵(lì)，由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)建立的磁場(chǎng)。磁磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)建立的磁場(chǎng)。第四節(jié)第四節(jié) 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)/287 漏磁通漏磁通磁力線不進(jìn)入電樞鐵心，直接經(jīng)過(guò)氣隙、相鄰磁力線不進(jìn)入電樞鐵心，直接經(jīng)過(guò)氣隙、相鄰磁極或定子鐵軛形成閉合回路磁極或定子鐵軛形成閉合回路 主磁通主磁通磁力線由磁力線由N極出來(lái)，經(jīng)氣隙、電樞齒部、電樞極出來(lái)，經(jīng)氣隙、電樞齒部、電樞鐵心的鐵軛、電樞齒部、氣隙進(jìn)入鐵心的鐵軛、電樞齒部、氣隙進(jìn)入S極，再經(jīng)定子鐵軛回極，再經(jīng)定子鐵軛回到到N極。極

53、。 直流電機(jī)中，直流電機(jī)中，主磁通是主要的主磁通是主要的，它能在電樞繞組中感應(yīng)電，它能在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而動(dòng)勢(shì)或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而漏磁通漏磁通沒(méi)有這個(gè)作用，它沒(méi)有這個(gè)作用，它只是增只是增加主磁極磁路的飽和程度加主磁極磁路的飽和程度。在數(shù)量上，。在數(shù)量上，漏磁通比主磁通小漏磁通比主磁通小得多得多(主磁通的主磁通的15%20%)，在直流電機(jī)里，一般不計(jì)漏磁，在直流電機(jī)里，一般不計(jì)漏磁通。通。1. 主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通第四節(jié)第四節(jié) 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)88氣隙中主磁場(chǎng)磁通密度的分布?xì)庀吨兄鞔艌?chǎng)磁通密度的分布2. 氣隙中主磁場(chǎng)磁通密度的分布?xì)庀吨兄?/p>

54、磁場(chǎng)磁通密度的分布第四節(jié)第四節(jié) 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng) 假設(shè)假設(shè)不考慮電樞表面齒不考慮電樞表面齒槽效應(yīng)，電樞表面是光滑的槽效應(yīng)，電樞表面是光滑的 根據(jù)磁路定律可推出根據(jù)磁路定律可推出氣隙磁氣隙磁密反比于氣隙長(zhǎng)度密反比于氣隙長(zhǎng)度，即有，即有B1/。 主磁極下主磁極下的氣隙小，而且均的氣隙小，而且均勻，氣隙磁密分布均勻；勻，氣隙磁密分布均勻； 在主磁極極靴尖在主磁極極靴尖，氣隙增大，氣隙增大，磁阻增大，磁密下降；磁阻增大，磁密下降； 極靴尖外極靴尖外，氣隙迅速增大，氣隙迅速增大，氣隙磁密急劇下降，在相鄰氣隙磁密急劇下降，在相鄰兩極的空間分界線上，磁密兩極的空間分界線上，磁

55、密降為零。降為零。89直軸直軸 (d軸軸)交軸交軸(q軸軸)第四節(jié)第四節(jié) 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng) 電樞磁動(dòng)勢(shì)電樞磁動(dòng)勢(shì)當(dāng)直流電機(jī)帶上負(fù)當(dāng)直流電機(jī)帶上負(fù)載以后，電樞繞組內(nèi)流過(guò)電流，在載以后，電樞繞組內(nèi)流過(guò)電流，在電機(jī)磁路中又形成一個(gè)磁動(dòng)勢(shì)，這電機(jī)磁路中又形成一個(gè)磁動(dòng)勢(shì)，這個(gè)磁動(dòng)勢(shì)稱為個(gè)磁動(dòng)勢(shì)稱為電樞磁動(dòng)勢(shì)。電樞磁動(dòng)勢(shì)。 氣隙磁場(chǎng)的建立氣隙磁場(chǎng)的建立 電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)此時(shí)的電機(jī)氣隙磁場(chǎng)此時(shí)的電機(jī)氣隙磁場(chǎng)是由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和電樞磁動(dòng)勢(shì)共同是由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和電樞磁動(dòng)勢(shì)共同產(chǎn)生的。電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)氣隙磁場(chǎng)的產(chǎn)生的。電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響稱為影響稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)。三、直流電機(jī)負(fù)載

56、時(shí)的磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)三、直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)電樞磁動(dòng)勢(shì)電樞磁動(dòng)勢(shì)合成磁動(dòng)勢(shì)合成磁動(dòng)勢(shì)氣隙磁場(chǎng)氣隙磁場(chǎng)90氣隙磁場(chǎng)氣隙磁場(chǎng)n電樞反應(yīng)的作用電樞反應(yīng)的作用 1、有負(fù)載時(shí)氣隙磁場(chǎng)發(fā)生了畸變、有負(fù)載時(shí)氣隙磁場(chǎng)發(fā)生了畸變物理中性線和幾何中性線出現(xiàn)一個(gè)位移角物理中性線和幾何中性線出現(xiàn)一個(gè)位移角。 2、電樞反應(yīng)呈現(xiàn)去磁作用、電樞反應(yīng)呈現(xiàn)去磁作用電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)91直流電機(jī)磁場(chǎng)的特點(diǎn)直流電機(jī)磁場(chǎng)的特點(diǎn) 直流電機(jī)磁場(chǎng)的空間分布是固定不變的；直流電機(jī)磁場(chǎng)的空間分布是固定不變的； 直流電機(jī)磁場(chǎng)空間的每一直流電機(jī)磁場(chǎng)空間的每一點(diǎn)點(diǎn)磁場(chǎng)大小是不同的磁場(chǎng)大小是不同的; 電樞反應(yīng)的效果是去磁作用

57、。電樞反應(yīng)的效果是去磁作用。分析分析 直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)與直流電機(jī)的磁場(chǎng)分布緊密相直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)與直流電機(jī)的磁場(chǎng)分布緊密相關(guān)；關(guān)； 直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么電樞繞直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么電樞繞組通電，則電機(jī)會(huì)旋轉(zhuǎn)。組通電，則電機(jī)會(huì)旋轉(zhuǎn)。 那么我們首先分析電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的物理過(guò)程。那么我們首先分析電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的物理過(guò)程。92分析分析 電機(jī)的電樞繞組通電后，產(chǎn)生電樞電流，從而產(chǎn)電機(jī)的電樞繞組通電后，產(chǎn)生電樞電流，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，電機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)；生轉(zhuǎn)矩，電機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)； 電機(jī)旋轉(zhuǎn)后，電機(jī)的狀態(tài)量會(huì)有怎樣的變化？電機(jī)旋轉(zhuǎn)后，電機(jī)的狀態(tài)量會(huì)有怎樣的變化？ 電機(jī)旋轉(zhuǎn)后必然會(huì)切割磁力線，

58、從而產(chǎn)生電勢(shì)；電機(jī)旋轉(zhuǎn)后必然會(huì)切割磁力線，從而產(chǎn)生電勢(shì)； 電勢(shì)必然會(huì)促使電樞電流發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)電電勢(shì)必然會(huì)促使電樞電流發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的平衡。機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的平衡。93分析分析 因此對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確分析需要建立電機(jī)的因此對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確分析需要建立電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型。 電樞電流與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系電樞電流與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 轉(zhuǎn)速與電樞電勢(shì)的關(guān)系轉(zhuǎn)速與電樞電勢(shì)的關(guān)系 電樞電流與電樞電勢(shì)的關(guān)系電樞電流與電樞電勢(shì)的關(guān)系94分析分析 電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與哪些因素有關(guān)？電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與哪些因素有關(guān)？95 電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與哪些因素有關(guān)？電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與哪些因素有關(guān)？9697假設(shè)每一個(gè)磁極

59、下的磁通為假設(shè)每一個(gè)磁極下的磁通為 ，電機(jī)中電樞繞組通過(guò)的，電機(jī)中電樞繞組通過(guò)的電流為電流為 ，那么，該電機(jī)能夠產(chǎn)生多大的轉(zhuǎn)矩？，那么，該電機(jī)能夠產(chǎn)生多大的轉(zhuǎn)矩？定義：定義：磁極：一個(gè)磁極：一個(gè)N極或一個(gè)極或一個(gè)S極，稱為一個(gè)磁極；極，稱為一個(gè)磁極；一對(duì)極：一個(gè)一對(duì)極：一個(gè)N極和一個(gè)極和一個(gè)S極，稱為一對(duì)磁極；極，稱為一對(duì)磁極；極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)p：N極或極或S極的數(shù)量。極的數(shù)量。aI第五節(jié)第五節(jié) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算98一、電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算一、電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算2DfTIlBfiiaii1-21-2、3-43-4、5-65-6、7-87-8分別構(gòu)成分別構(gòu)成4 4個(gè)線圈個(gè)線

60、圈99轉(zhuǎn)矩計(jì)算轉(zhuǎn)矩計(jì)算每一個(gè)通電元件所受的電磁力為：每一個(gè)通電元件所受的電磁力為：每一個(gè)通電元件所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為：每一個(gè)通電元件所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為：以運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向?yàn)檎?，則整個(gè)電機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)以運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向?yàn)檎?，則整個(gè)電機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為：矩為：aiiIlBf2DfTii2DIlBTTaii100轉(zhuǎn)矩計(jì)算轉(zhuǎn)矩計(jì)算設(shè)每一磁極下的平均磁通密度為設(shè)每一磁極下的平均磁通密度為 ，整個(gè)電機(jī)中同一，整個(gè)電機(jī)中同一電流方向的通電元件數(shù)量為電流方向的通電元件數(shù)量為n；則；則設(shè)極對(duì)數(shù)為設(shè)極對(duì)數(shù)為p，每一極所占的周長(zhǎng)為，每一極所占的周長(zhǎng)為 ，則：，則：pjBpjaBIlDnT2DplBpj2101轉(zhuǎn)矩計(jì)算轉(zhuǎn)矩計(jì)算