第一章直流電機(jī)基本原理

1、u直流電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)定律和電磁力定律實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)定律和電磁力定律實(shí)現(xiàn) 機(jī)械能與直流電能轉(zhuǎn)換的機(jī)器機(jī)械能與直流電能轉(zhuǎn)換的機(jī)器u用途：直流發(fā)電機(jī)：電源 勵(lì)磁機(jī) 信號(hào)傳遞測(cè)速發(fā)電機(jī) 直流電機(jī)的用途直流電機(jī)的用途l直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)w 特點(diǎn)特點(diǎn) 調(diào)速范圍寬，易于平滑調(diào)節(jié)調(diào)速范圍寬，易于平滑調(diào)節(jié) 過載、起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大過載、起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 易于控制，可靠性高易于控制，可靠性高 調(diào)速時(shí)能量損失較小調(diào)速時(shí)能量損失較小w 應(yīng)用于對(duì)調(diào)速要求高的場(chǎng)所：軋鋼機(jī)、艦船推應(yīng)用于對(duì)調(diào)速要求高的場(chǎng)所：軋鋼機(jī)、艦船推進(jìn)、造紙、挖掘機(jī)等。進(jìn)、造紙、挖掘機(jī)等。l直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)w 給直流電動(dòng)機(jī)、電解、電

2、鍍、冶煉、充電、交給直流電動(dòng)機(jī)、電解、電鍍、冶煉、充電、交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁等的直流電源。流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁等的直流電源。直流電機(jī)的用途w主要缺點(diǎn)主要缺點(diǎn) 換向困難，使容量受到限制。換向困難，使容量受到限制。 有換向器，費(fèi)工費(fèi)料、造價(jià)昂貴，有換向器，費(fèi)工費(fèi)料、造價(jià)昂貴，需要經(jīng)常維護(hù)，壽命較短。需要經(jīng)常維護(hù)，壽命較短。 可靠性差?？煽啃圆?。 對(duì)環(huán)境要求高。對(duì)環(huán)境要求高。第2節(jié) 直流電機(jī)的基本工作原理直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)一、直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)一、直流發(fā)電機(jī)的工作原理一、直流發(fā)電機(jī)的工作原理通過換向片，電刷A總與位于N極下的導(dǎo)體相連，極性為正。電刷B總與位于S極下的

3、導(dǎo)體相連，極性為負(fù)直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)一、直流發(fā)電機(jī)的工作原理l線圈中的電動(dòng)勢(shì)和電流均為交流xxeB lvBl通過換向片，電刷固定接于某一磁極下的導(dǎo)體l換向器將電樞繞組中的交流電轉(zhuǎn)化為電刷兩端的直流電w 為了減小直流電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩中的脈動(dòng)，為了減小直流電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩中的脈動(dòng)，需要增加線圈數(shù)目。需要增加線圈數(shù)目。直流電機(jī)的基本工作原理直流電機(jī)的基本工作原理直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)一、直流發(fā)電機(jī)的工作原理增加導(dǎo)體可減小感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的脈動(dòng)。增加導(dǎo)體可減小感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的脈動(dòng)。當(dāng)有足夠多的線圈和換向片時(shí)，可當(dāng)有足夠多的線圈和換向片時(shí)，可獲得穩(wěn)定直流電勢(shì)。當(dāng)每極下導(dǎo)體獲得穩(wěn)定直流電勢(shì)。

4、當(dāng)每極下導(dǎo)體數(shù)大于數(shù)大于8時(shí)，脈動(dòng)可小于時(shí)，脈動(dòng)可小于1%。直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)一、直流發(fā)電機(jī)的工作原理一、直流發(fā)電機(jī)的工作原理n結(jié)論：結(jié)論：1）電樞繞組內(nèi)電勢(shì)、電流為交流電；）電樞繞組內(nèi)電勢(shì)、電流為交流電；2）電刷間為直流電勢(shì)。繞組中感應(yīng)電勢(shì)與電流方向一致；）電刷間為直流電勢(shì)。繞組中感應(yīng)電勢(shì)與電流方向一致；3）電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間上是恒定不變的磁場(chǎng)；）電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間上是恒定不變的磁場(chǎng)；4）產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，）產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反， 為制動(dòng)性質(zhì)；為制動(dòng)性質(zhì)；5）原動(dòng)機(jī)克服電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩作功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。）原動(dòng)機(jī)克服電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩作功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)

5、換為電能。直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理在直流電動(dòng)機(jī)中，雖然外加電源為直流，但通過換向器的作用，導(dǎo)體中的電流將隨其所處磁極極性的改變而同時(shí)改變其方向，從而使電磁轉(zhuǎn)矩的方向始終保持不變。即線圈中的電流是交變的，但產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向是恒定的。 xfB li直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)n結(jié)論：結(jié)論：1）外施電壓、電流是直流，）外施電壓、電流是直流， 電樞繞組內(nèi)電流是交流；電樞繞組內(nèi)電流是交流；2）電樞繞組中感應(yīng)電勢(shì)與電流方向相反；）電樞繞組中感應(yīng)電勢(shì)與電流方向相反；3

6、）線圈是旋轉(zhuǎn)的，電樞電流是交變的。）線圈是旋轉(zhuǎn)的，電樞電流是交變的。 電樞電流產(chǎn)生的磁電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間上是恒定不變的；場(chǎng)在空間上是恒定不變的；4）產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，）產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同， 為驅(qū)動(dòng)性質(zhì)；為驅(qū)動(dòng)性質(zhì)；5）電磁轉(zhuǎn)矩克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩作功，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。）電磁轉(zhuǎn)矩克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩作功，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)三、直流電機(jī)的可逆原理三、直流電機(jī)的可逆原理n同一臺(tái)直流電機(jī)， 通過改變外界條件，既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。在電機(jī)理論中稱為可逆原理。 n如果用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)

7、，可以從電刷端引出直流電動(dòng)勢(shì)而作為直流電源對(duì)負(fù)載供電，此為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。n如果在電刷端外加直流電壓，則可以帶動(dòng)軸上的機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，此為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。第第2 2節(jié)節(jié) 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)主要由定子、轉(zhuǎn)子兩部分組成直流電機(jī)定子轉(zhuǎn)子電樞鐵心軸承換向器風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸電樞繞組機(jī)座換向極主磁極電刷裝置端蓋主極鐵心勵(lì)磁繞組刷桿 電刷 刷握刷桿座(產(chǎn)生勵(lì)磁磁場(chǎng))(產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，流過電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩)w 定子定子 機(jī)座（磁軛）機(jī)座（磁軛） 主極主極 換向極換向極 電刷裝置電刷裝置w 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 電樞鐵心電樞鐵心 電樞繞組電樞繞組 換向器換向器 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸

8、第第2 2節(jié)節(jié) 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)1換向極鐵心換向極鐵心2換向極繞組換向極繞組3主極鐵心主極鐵心4勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組5電樞齒電樞齒6電樞鐵心電樞鐵心7換向器換向器8電刷電刷9電樞繞組電樞繞組10機(jī)座機(jī)座11底腳底腳直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)w 換向器結(jié)構(gòu)換向器結(jié)構(gòu)w 1換向片；換向片；2墊圈墊圈w 3絕緣層；絕緣層；4套筒套筒安裝在機(jī)座上的主極安裝在機(jī)座上的主極 1極身；極身；2極靴；極靴；3勵(lì)磁繞組；勵(lì)磁繞組；4絕緣板；絕緣板；5機(jī)座機(jī)座 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 一、主磁極l作用：

9、產(chǎn)生主磁場(chǎng) l構(gòu)成：主極鐵心：11.5mm厚的鋼板 勵(lì)磁繞組：用絕緣銅線構(gòu)成 主磁極鋼板沖片（1-1.5mm厚）主磁極由鋼板沖片疊壓而成勵(lì)磁繞組套在主磁極極身上直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)一、主磁極一、主磁極直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)23 二、換向極（附加極）二、換向極（附加極）l作用：改善換向l構(gòu)成：鐵心：整塊鋼或鋼板 繞組：和電樞繞組串聯(lián)l位置：兩個(gè)主磁極的中心線上幾何中心線l個(gè)數(shù)：一般和主極個(gè)數(shù)一樣。也有是主極個(gè)數(shù)的一半。直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu) 三、機(jī)座三、機(jī)座l作用：固定主磁極、換向極和端蓋等 主磁路的一部分（磁軛） l構(gòu)成：鑄鋼或厚鋼板焊接四、電樞鐵心l作用：主磁

10、路 安放電樞繞組 l構(gòu)成：硅鋼片迭成 電樞鐵心沖片 (0.35-0.5mm厚) （硅鋼片）涂絕緣漆沖片疊壓而成均勻開槽直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)25 五、電樞繞組六、換向器l作用：將線圈里的交流電勢(shì)變?yōu)殡娝⒍说闹绷麟妱?shì)?；虬淹饧拥闹绷麟娏髯?yōu)榫€圈中的交流電流。 l構(gòu)成：銅片組成，用云母絕緣l作用：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和通過電流，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換l構(gòu)成：按一定規(guī)律連接的絕緣銅線構(gòu)成直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)26 換向器換向器第3節(jié) 直流電機(jī)的額定值w 額定功率，額定功率，PN （kW ） 由溫升和換向等條件限制，按規(guī)定運(yùn)行方式電機(jī)由溫升和換向等條件限制，按規(guī)定運(yùn)行方式電機(jī)能輸出的功率。能輸出的功率

11、。 發(fā)電機(jī)：輸出的發(fā)電機(jī)：輸出的電功率電功率。 電動(dòng)機(jī)：轉(zhuǎn)軸上輸出的電動(dòng)機(jī)：轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率機(jī)械功率。w 額定電壓，額定電壓，UN（V）額定運(yùn)行時(shí)，電機(jī)出線端的平均電壓。額定運(yùn)行時(shí)，電機(jī)出線端的平均電壓。直流電機(jī)的額定電壓通常不高。直流電機(jī)的額定電壓通常不高。 直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)28 七、電刷裝置七、電刷裝置l作用：保持和換向器的滑動(dòng)接觸，與換向器配合，將線圈中的交流電勢(shì)變?yōu)殡娝⑸系闹绷麟妱?shì)l構(gòu)成：電刷、刷握、刷桿、刷桿座l個(gè)數(shù)：與磁極個(gè)數(shù)相同。 第3節(jié) 直流電機(jī)的型號(hào)和額定值直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的型號(hào)（Z）型號(hào)表明電機(jī)的系列及主要特點(diǎn)。知道了電機(jī)的型號(hào)，便可從相關(guān)手冊(cè)及資料中查出該電機(jī)的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。 直流電機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的型號(hào)（一、直流電機(jī)的型號(hào)（Z）直流電機(jī)的額定值w 額定電流，額定電流，IN（A）電機(jī)在額定電壓下運(yùn)行，輸出功率為額定功率時(shí)，電機(jī)在額定電壓下運(yùn)行，輸出功率為額定功率時(shí)，通過電機(jī)出線端的線路電流通過電機(jī)出線端的線路電流 。 發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)： 電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)：NNNNPIUNNNPI二、直流電機(jī)的額定值二、直流電機(jī)的額定值直流電機(jī)的額定值w 額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速，nN