電機(jī)拖動與控制（課堂PPT）

1、張張 勇勇 主編主編電機(jī)拖動與控制電機(jī)拖動與控制青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院面向21世紀(jì)高職高專系列教材 第第0 0章章 電機(jī)概述電機(jī)概述v電機(jī)的定義電機(jī)的定義 電機(jī)是一種能實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置，是電電機(jī)是一種能實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置，是電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的統(tǒng)稱。將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)稱為動機(jī)和發(fā)電機(jī)的統(tǒng)稱。將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)稱為電動機(jī)電動機(jī)；將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的電機(jī)稱為；將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的電機(jī)稱為發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)。v工作原理工作原理 電磁感應(yīng)定律、電磁力定律及電流的磁效應(yīng)。電磁感應(yīng)定律、電磁力定律及電流的磁效應(yīng)。v構(gòu)造的一般原則構(gòu)造的一般原則 用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)

2、成能互相進(jìn)行電磁感應(yīng)用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成能互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的電路和磁路，以產(chǎn)生電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩，達(dá)到能量的電路和磁路，以產(chǎn)生電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。轉(zhuǎn)換的目的。v電機(jī)分類：電機(jī)分類：變壓器變壓器直流電機(jī)直流電機(jī)伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、測速發(fā)電機(jī)伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、測速發(fā)電機(jī) 回轉(zhuǎn)變壓器、自整角機(jī)、直線電動機(jī)回轉(zhuǎn)變壓器、自整角機(jī)、直線電動機(jī)電力變壓器：升壓變壓器、降壓變壓器電力變壓器：升壓變壓器、降壓變壓器動力電機(jī)動力電機(jī)微特電機(jī)微特電機(jī)感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電機(jī)同步電機(jī)同步電機(jī)感應(yīng)電動機(jī)感應(yīng)電動機(jī)感應(yīng)發(fā)電機(jī)感應(yīng)發(fā)電機(jī)交流電機(jī)交流電機(jī)同步電動機(jī)同步電動機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步

3、補(bǔ)償機(jī)同步補(bǔ)償機(jī)直流電動機(jī)直流電動機(jī)直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)靜止電機(jī)靜止電機(jī)特種變壓器特種變壓器：自耦、三繞組、互感器自耦、三繞組、互感器本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：v直流電機(jī)的基本工作原理直流電機(jī)的基本工作原理v直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及銘牌直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及銘牌v直流電機(jī)的電樞繞組直流電機(jī)的電樞繞組v直流電機(jī)的磁場直流電機(jī)的磁場v電樞繞組的感應(yīng)電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組的感應(yīng)電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩v直流電機(jī)中的換向直流電機(jī)中的換向v直流電動機(jī)的分類直流電動機(jī)的分類第一章第一章 直流電機(jī)基本理論及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)基本理論及結(jié)構(gòu)第一章第一章 直流電機(jī)基本理論及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)基本理論及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)：直流電機(jī)優(yōu)缺

4、點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：起動性能和調(diào)速性能好，過載能力大。起動性能和調(diào)速性能好，過載能力大。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：存在電流換向問題，結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，使用有色金屬多，存在電流換向問題，結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，使用有色金屬多，價(jià)格昂貴，運(yùn)行可靠性差。價(jià)格昂貴，運(yùn)行可靠性差。直流電機(jī)發(fā)展形勢：直流電機(jī)發(fā)展形勢： 隨著近年來電力電子學(xué)和微電子學(xué)的迅速發(fā)展，將逐步被隨著近年來電力電子學(xué)和微電子學(xué)的迅速發(fā)展，將逐步被交流調(diào)速電動機(jī)取代，直流發(fā)電機(jī)則正在被電力電子器件整交流調(diào)速電動機(jī)取代，直流發(fā)電機(jī)則正在被電力電子器件整流裝置所取代。但在今后一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，直流電機(jī)仍流裝置所取代。但在今后一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，直流電機(jī)仍將在許多場合繼

5、續(xù)發(fā)揮作用。將在許多場合繼續(xù)發(fā)揮作用。 1.1 1.1 直流直流電機(jī)電機(jī)的基本工作原理的基本工作原理補(bǔ)充：分析電機(jī)常用的基本電磁定律補(bǔ)充：分析電機(jī)常用的基本電磁定律 (1)(1)電磁力定律：電磁力定律：垂直于磁力線的導(dǎo)體通過電流時(shí)，會受到力的作用。垂直于磁力線的導(dǎo)體通過電流時(shí)，會受到力的作用。力的方向用力的方向用左手左手定則確定：定則確定：若與磁力線垂直的導(dǎo)體通過電流，導(dǎo)體受的力為：若與磁力線垂直的導(dǎo)體通過電流，導(dǎo)體受的力為：F=BLIF=BLIF F：力，：力，N BN B：磁感應(yīng)強(qiáng)度：磁感應(yīng)強(qiáng)度, Wb/m, Wb/m2 2或或T(T(特斯拉特斯拉) )L: L: 導(dǎo)體的有效長度，導(dǎo)體的有

6、效長度，m Im I：導(dǎo)體中的電流，：導(dǎo)體中的電流，A A若導(dǎo)體與磁力線發(fā)生相對運(yùn)動，導(dǎo)體中感應(yīng)的電勢為：若導(dǎo)體與磁力線發(fā)生相對運(yùn)動，導(dǎo)體中感應(yīng)的電勢為：E=BE=BL LV VE E：感應(yīng)電勢，：感應(yīng)電勢，V BV B：磁感應(yīng)強(qiáng)度：磁感應(yīng)強(qiáng)度, Wb/m, Wb/m2 2或或T(T(特斯拉特斯拉) )L: L: 導(dǎo)體的有效長度，導(dǎo)體的有效長度，m Vm V：導(dǎo)體的運(yùn)動速度，：導(dǎo)體的運(yùn)動速度，m/sm/s感應(yīng)電動勢的方向用感應(yīng)電動勢的方向用右手右手定則確定：定則確定： 1.1 1.1 直流直流電機(jī)電機(jī)的基本工作原理的基本工作原理(2)(2)電磁感應(yīng)定律：電磁感應(yīng)定律：若導(dǎo)體切割磁力線，導(dǎo)體中會

7、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。若導(dǎo)體切割磁力線，導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 1.1 1.1 直流直流電機(jī)電機(jī)的基本工作原理的基本工作原理(3)(3)電流磁效應(yīng)：電流磁效應(yīng)：通電的導(dǎo)體周圍會產(chǎn)生磁場。通電的導(dǎo)體周圍會產(chǎn)生磁場。磁場的方向用磁場的方向用右手螺旋右手螺旋定則確定：定則確定： 1.1 1.1 直流直流電機(jī)電機(jī)的基本工作原理的基本工作原理 1.1.1 1.1.1 直流直流電動機(jī)電動機(jī)的基本工作原理的基本工作原理 直流電動機(jī)直流電動機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。是將直流電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。 N N和和S S是一對固定的磁極，可是一對固定的磁極，可以是電磁鐵，也可以是永久磁鐵。以是電磁鐵，也

8、可以是永久磁鐵。把電刷把電刷A A、B B接到直流電源上，電接到直流電源上，電刷刷A A接正極，電刷接正極，電刷B B接負(fù)極。此時(shí)接負(fù)極。此時(shí)電樞線圈中將電流流過，電流方電樞線圈中將電流流過，電流方向向a a到到b b到到c c到到d d到到a a。在磁場作用。在磁場作用下，下，N N極性下導(dǎo)體極性下導(dǎo)體abab受力方向從受力方向從右向左，右向左，S S 極下導(dǎo)體極下導(dǎo)體cdcd受力方向受力方向從左向右。該電磁力形成逆時(shí)針從左向右。該電磁力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。如右圖。向旋轉(zhuǎn)。如右圖。

9、a) a) 圖圖1-1 1-1 直流電動機(jī)的工作原理直流電動機(jī)的工作原理1.1.1 1.1.1 直流直流電動機(jī)電動機(jī)的基本工作原理的基本工作原理 當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時(shí)原置時(shí)原N N極性下導(dǎo)體極性下導(dǎo)體abab轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到S S極極下，受力方向從左向右，原下，受力方向從左向右，原S S 極下導(dǎo)體極下導(dǎo)體cdcd轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到N N極下，受力極下，受力方向從右向左。該電磁力形成方向從右向左。該電磁力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。線圈逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。用下繼續(xù)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。 實(shí)際的直流電動機(jī)，電樞實(shí)際

10、的直流電動機(jī)，電樞圓周上均勻地嵌放許多線圈，圓周上均勻地嵌放許多線圈，相應(yīng)地?fù)Q向器由許多換向片組相應(yīng)地?fù)Q向器由許多換向片組成，使電樞線圈所產(chǎn)生的總的成，使電樞線圈所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩足夠大并且比較均勻，電磁轉(zhuǎn)矩足夠大并且比較均勻，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速也就比較均勻。電動機(jī)的轉(zhuǎn)速也就比較均勻。 b) b) 圖圖1-1 1-1 直流電動機(jī)的工作原理直流電動機(jī)的工作原理1.1.1 1.1.1 直流直流電動機(jī)電動機(jī)的基本工作原理的基本工作原理 電機(jī)的各組成部件電機(jī)的各組成部件 1.1 1.1 直流直流電機(jī)電機(jī)的基本工作原理的基本工作原理1.1.2 1.1.2 直流直流發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的基本工作原理的基本工作原理 右

11、圖為直流發(fā)電機(jī)的物右圖為直流發(fā)電機(jī)的物理模型，理模型，N N、S S為定子磁極，為定子磁極，abcdabcd是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機(jī)的磁圓柱體稱為電機(jī)的轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子或電樞電樞。線圈的首末端。線圈的首末端a a、d d連連接到兩個(gè)相互絕緣并可隨線接到兩個(gè)相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通子線圈與外電路的連接是通過放置在換向片上固定不動過放置在換向片上固定不動的電刷進(jìn)行的。的電刷進(jìn)行的。圖圖1-2 1-2 直流發(fā)電機(jī)的工作原理圖直流發(fā)電機(jī)的工作原理圖1.1.2 1.1

12、.2 直流直流發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的基本工作原理的基本工作原理 直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。變成電能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。 當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子逆當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈abcdabcd將產(chǎn)將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。生感應(yīng)電動勢。 如右圖，導(dǎo)體如右圖，導(dǎo)體abab在在N N極下，極下，a a點(diǎn)高電位，點(diǎn)高電位，b b點(diǎn)低電位；導(dǎo)點(diǎn)低電位；導(dǎo)體體cdcd在在S S極下，極下，c c點(diǎn)高電位，點(diǎn)高電位，d d點(diǎn)低電位；電刷點(diǎn)低電位；電刷A A極性為正，極性為正，電刷電刷B B極性為負(fù)。極性為負(fù)。 圖圖1-2 1-2 直流發(fā)電機(jī)的工作原理圖直流發(fā)電機(jī)的工作原理

13、圖 當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子逆當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)針旋轉(zhuǎn)180180度后，如右圖。度后，如右圖。 導(dǎo)體導(dǎo)體abab在在S S極下，極下，a a點(diǎn)低電點(diǎn)低電位，位，b b點(diǎn)高電位；導(dǎo)體點(diǎn)高電位；導(dǎo)體cdcd在在N N極下，極下，c c點(diǎn)低電位，點(diǎn)低電位，d d點(diǎn)高點(diǎn)高電位；電刷電位；電刷A A極性仍為正，極性仍為正，電刷電刷B B極性仍為負(fù)。可見，極性仍為負(fù)?？梢?，和電刷和電刷A A接觸的導(dǎo)體總是位接觸的導(dǎo)體總是位于于N N極下，和電刷極下，和電刷B B接觸的接觸的導(dǎo)體總是位于導(dǎo)體總是位于S S極下。極下。1.1.2 1.1.2 直流直流發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的基本工作原理的基本工作原理圖圖1-2

14、 1-2 直流發(fā)電機(jī)的工作原理圖直流發(fā)電機(jī)的工作原理圖1.1.2 1.1.2 直流直流發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的基本工作原理的基本工作原理電機(jī)可逆原理：電機(jī)可逆原理： 從上述基本電磁情況來看，一臺直流電機(jī)原則上既從上述基本電磁情況來看，一臺直流電機(jī)原則上既可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動機(jī)運(yùn)行，只是其可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動機(jī)運(yùn)行，只是其輸入輸出的條件不同而已。如用原動機(jī)拖動直流電機(jī)的輸入輸出的條件不同而已。如用原動機(jī)拖動直流電機(jī)的電樞，將機(jī)械能從電機(jī)軸上輸入，而電刷上不加直流電電樞，將機(jī)械能從電機(jī)軸上輸入，而電刷上不加直流電壓，則從電刷端可以引出直流電動勢作為直流電源，可壓，則從電刷端可以引

15、出直流電動勢作為直流電源，可輸出電能，電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而成為發(fā)電機(jī)；如輸出電能，電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而成為發(fā)電機(jī)；如在電刷上加直流電壓，將電能輸入電樞，則從電機(jī)軸上在電刷上加直流電壓，將電能輸入電樞，則從電機(jī)軸上輸出機(jī)械能，拖動生產(chǎn)機(jī)械，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能而成輸出機(jī)械能，拖動生產(chǎn)機(jī)械，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能而成為電動機(jī)。這種同一臺電機(jī)，既能作發(fā)電機(jī)又能作電動為電動機(jī)。這種同一臺電機(jī)，既能作發(fā)電機(jī)又能作電動機(jī)運(yùn)行的原理，在電機(jī)學(xué)理論中稱為電機(jī)的機(jī)運(yùn)行的原理，在電機(jī)學(xué)理論中稱為電機(jī)的可逆原理可逆原理。 1.2 1.2 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及銘牌直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及銘牌1.2.1 1.2.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)直流

16、電機(jī)結(jié)構(gòu)：直流電機(jī)結(jié)構(gòu)：主要由主要由定子、轉(zhuǎn)定子、轉(zhuǎn)子（電樞）子（電樞）兩大兩大部分組成。部分組成。定子定子的作用是產(chǎn)的作用是產(chǎn)生生磁場磁場；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子的的作用是產(chǎn)生作用是產(chǎn)生電磁電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢勢。1.2.1 1.2.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖圖1-4 1-4 直流電機(jī)橫剖面示意圖直流電機(jī)橫剖面示意圖1.1.定子定子 直流電機(jī)的定子由直流電機(jī)的定子由主磁極、機(jī)座、換向極、端蓋和電刷裝主磁極、機(jī)座、換向極、端蓋和電刷裝置置等部件組成。等部件組成。 (1)(1)主磁極：主磁極：主要作用是建立主磁場。絕大多數(shù)直流電機(jī)的主主要作用是建立主磁場。絕大多數(shù)直流電機(jī)的主磁極不是用永久磁鐵而是由勵磁繞組

17、通以直流電流來建立磁磁極不是用永久磁鐵而是由勵磁繞組通以直流電流來建立磁場。主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組構(gòu)成。場。主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一端的擴(kuò)大的部分稱為極靴，它的作用主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一端的擴(kuò)大的部分稱為極靴，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場分布，并使勵磁繞組容是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場分布，并使勵磁繞組容易固定。易固定。(2)(2)換向極：換向極：主要作用是改善換向，安裝在兩相鄰主磁極之間，主要作用是改善換向，安裝在兩相鄰主磁極之間，是由換向極鐵心和套在鐵心上的換向極繞組構(gòu)成。是由換向極鐵心和套在鐵心上的換向極繞組構(gòu)

18、成。 (3)(3)機(jī)座：機(jī)座：機(jī)座有兩個(gè)作用，一是作為主磁極的一部分，二是機(jī)座有兩個(gè)作用，一是作為主磁極的一部分，二是作為電機(jī)的結(jié)構(gòu)框架。機(jī)座中作為磁通通路的部分稱為磁軛。作為電機(jī)的結(jié)構(gòu)框架。機(jī)座中作為磁通通路的部分稱為磁軛。機(jī)座的兩端裝有端蓋。機(jī)座的兩端裝有端蓋。(4)(4)端蓋：端蓋：端蓋裝在機(jī)座兩端并通過端蓋中的軸承支撐轉(zhuǎn)子，端蓋裝在機(jī)座兩端并通過端蓋中的軸承支撐轉(zhuǎn)子，將定轉(zhuǎn)子連為一體。同時(shí)端蓋對電機(jī)內(nèi)部還起防護(hù)作用。將定轉(zhuǎn)子連為一體。同時(shí)端蓋對電機(jī)內(nèi)部還起防護(hù)作用。1.2.1 1.2.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.2.1 1.2.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(5)(5)電刷裝置：電刷裝置：電刷裝置是電樞電路的引出（

19、或引入）裝置，電刷裝置是電樞電路的引出（或引入）裝置，它由電刷、刷握、刷桿和連線等部分組成。它由電刷、刷握、刷桿和連線等部分組成。 圖圖1-7 1-7 換換 向向 極極1.2.1 1.2.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.2.1 1.2.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2.2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承、轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承、風(fēng)扇等。風(fēng)扇等。(1)(1)電樞鐵心電樞鐵心：電樞鐵心既是主磁路的組成部分，又是電樞繞：電樞鐵心既是主磁路的組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。為減少電樞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。為減少電樞鐵心內(nèi)的

20、渦流損耗，鐵心一般用厚鐵心內(nèi)的渦流損耗，鐵心一般用厚0.5mm0.5mm且沖有齒、槽硅鋼片且沖有齒、槽硅鋼片疊壓夾緊而成。疊壓夾緊而成。(2)(2)電樞繞組電樞繞組：電樞繞組由一定數(shù)目的電樞線圈按一定的規(guī)律：電樞繞組由一定數(shù)目的電樞線圈按一定的規(guī)律連接組成，是直流電機(jī)的電路部分，也是感生電動勢，產(chǎn)生電連接組成，是直流電機(jī)的電路部分，也是感生電動勢，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩形截磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)線繞成，分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)，上下層以及面的導(dǎo)線繞成，分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)，上下層以及線圈與電樞鐵心之間都要妥善地

21、絕緣，并用槽楔壓緊。線圈與電樞鐵心之間都要妥善地絕緣，并用槽楔壓緊。(3)(3)換向器換向器：在直流電動機(jī)中，換向器起逆變作用，因此換向：在直流電動機(jī)中，換向器起逆變作用，因此換向器是直流電機(jī)的關(guān)鍵部件之一。換向器由許多換向片排成一個(gè)器是直流電機(jī)的關(guān)鍵部件之一。換向器由許多換向片排成一個(gè)圓筒，其間用云母片絕緣，兩端再用兩個(gè)圓筒，其間用云母片絕緣，兩端再用兩個(gè)V V形環(huán)夾緊而構(gòu)成。形環(huán)夾緊而構(gòu)成。1.2.1 1.2.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.2.1 1.2.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.2.1 1.2.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖圖1-9 1-9 直流電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)直流電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)1.1.轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 2.2.軸承軸承 3.3.換向器換向

22、器 4.4.電樞鐵心電樞鐵心 5.5.電樞繞組電樞繞組 6.6.風(fēng)扇風(fēng)扇 7.7.軸承軸承1.2.1 1.2.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 電機(jī)的銘牌上標(biāo)明了電機(jī)的型號及額定數(shù)據(jù)，供用戶選擇電機(jī)的銘牌上標(biāo)明了電機(jī)的型號及額定數(shù)據(jù)，供用戶選擇和使用時(shí)參考。和使用時(shí)參考。 額定值額定值 是制造廠對各種電氣設(shè)備（本章指直流電機(jī)）在指是制造廠對各種電氣設(shè)備（本章指直流電機(jī)）在指定工作條件下運(yùn)行時(shí)所規(guī)定的一些量值。在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，定工作條件下運(yùn)行時(shí)所規(guī)定的一些量值。在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可以保證各電氣設(shè)備長期可靠地工作，并具有優(yōu)良的性能。額可以保證各電氣設(shè)備長期可靠地工作，并具有優(yōu)良的性能。額定值也是制造廠和用戶進(jìn)行

23、產(chǎn)品設(shè)計(jì)或試驗(yàn)的依據(jù)。額定值通定值也是制造廠和用戶進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)或試驗(yàn)的依據(jù)。額定值通常標(biāo)在各電氣的銘牌上，故又叫銘牌值。常標(biāo)在各電氣的銘牌上，故又叫銘牌值。1.2.2 1.2.2 電機(jī)的銘牌電機(jī)的銘牌 1. 1. 銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，直流電機(jī)的額定數(shù)據(jù)有：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，直流電機(jī)的額定數(shù)據(jù)有：額定功率額定功率 P PN N 指電機(jī)在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的輸指電機(jī)在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的輸出功率，以出功率，以 W W 為量綱單位。若大于為量綱單位。若大于 1kW 1kW 或或 1MW 1MW 時(shí)時(shí), ,則用則用 kW kW 或或 MW MW 表示。表示。 對于直流

24、發(fā)電機(jī)，對于直流發(fā)電機(jī)，P PN N是指發(fā)電機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)，電刷輸出是指發(fā)電機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)，電刷輸出的功率，它等于額定電壓和額定電流的乘積。的功率，它等于額定電壓和額定電流的乘積。P PN NU UN NI IN N 對于直流電動機(jī)，對于直流電動機(jī)，P PN N是指電動機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)軸上輸是指電動機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，所以公式中還應(yīng)有效率出的機(jī)械功率，所以公式中還應(yīng)有效率N N存在。存在。P PN NU UN NI IN NN N ( (N N額定效率）額定效率）1.2.2 1.2.2 電機(jī)的銘牌電機(jī)的銘牌額定電壓額定電壓 U UN N 指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以指額

25、定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以 “V” V” 為量綱為量綱單位。單位。額定電流額定電流 I IN N 指電機(jī)在額定電壓、額定功率時(shí)的電樞電流值，以指電機(jī)在額定電壓、額定功率時(shí)的電樞電流值，以 “A” A” 為量綱單位。為量綱單位。 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 n nN N 指額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以指額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以r/minr/min為量綱單為量綱單位。位。額定勵磁電流額定勵磁電流 I If f 指電機(jī)在額定狀態(tài)時(shí)的勵磁電流值。指電機(jī)在額定狀態(tài)時(shí)的勵磁電流值。 1.2.2 1.2.2 電機(jī)的銘牌電機(jī)的銘牌額定條件下電機(jī)額定條件下電機(jī)所能提供的功率所能提供的功率NP額定功率指電刷間輸出

26、的指電刷間輸出的額定電功率額定電功率發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)指軸上輸出指軸上輸出的機(jī)械功率的機(jī)械功率電動機(jī)電動機(jī)發(fā)電機(jī)：是指輸出額定電壓；發(fā)電機(jī)：是指輸出額定電壓；電動機(jī)：是指輸入額定電壓。電動機(jī)：是指輸入額定電壓。在額定工況下，電機(jī)在額定工況下，電機(jī)出線端的平均電壓出線端的平均電壓NU額定電壓在額定電壓下，運(yùn)行于在額定電壓下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對應(yīng)的電流額定功率時(shí)對應(yīng)的電流NI額定電流在額定電壓、額定電流下，運(yùn)在額定電壓、額定電流下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速行于額定功率時(shí)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速Nn額定轉(zhuǎn)速1.2.2 1.2.2 電機(jī)的銘牌電機(jī)的銘牌fNI額定勵磁電流對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額對應(yīng)于額定電壓、額定電

27、流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵磁電流定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵磁電流指直流電機(jī)的勵磁線圈指直流電機(jī)的勵磁線圈與電樞線圈的連接方式與電樞線圈的連接方式勵磁方式 此外，電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù)，如勵磁電壓、出廠日期、此外，電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù)，如勵磁電壓、出廠日期、出廠編號等。出廠編號等。電動機(jī)軸上輸出的額定轉(zhuǎn)矩用電動機(jī)軸上輸出的額定轉(zhuǎn)矩用T TN N表示，其大小等于輸出的額表示，其大小等于輸出的額定機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子額定角速度，定機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子額定角速度，即即T TN N= P= PN N /N N=P=PN N/(2n/(2nN N/60)=9.55 P/60)=9.55 PN N/ n/ nN

28、 N實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電機(jī)不可能總是工作在額定運(yùn)行狀態(tài)，如果運(yùn)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電機(jī)不可能總是工作在額定運(yùn)行狀態(tài)，如果運(yùn)行時(shí)電機(jī)的負(fù)載小于額定容量，稱為行時(shí)電機(jī)的負(fù)載小于額定容量，稱為欠載運(yùn)行欠載運(yùn)行；而電機(jī)的負(fù)載；而電機(jī)的負(fù)載超過額定容量，稱為超過額定容量，稱為過載運(yùn)行過載運(yùn)行。長期的欠載或過載都不好。長期的欠載或過載都不好。1.2.2 1.2.2 電機(jī)的銘牌電機(jī)的銘牌例題例題1-11-1： 一臺直流電動機(jī)其額定功率一臺直流電動機(jī)其額定功率P PN N=160kW=160kW，額定電壓，額定電壓U UN N=220V=220V，額定效率額定效率N N=90%=90%，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速n nN N=15

29、00r/min=1500r/min，求該電動機(jī)，求該電動機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的輸入功率、額定電流及額定轉(zhuǎn)矩各是多額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的輸入功率、額定電流及額定轉(zhuǎn)矩各是多少？少？1.2.2 1.2.2 電機(jī)的銘牌電機(jī)的銘牌解：解：額定輸入功率額定輸入功率 P P1 1= P= PN N/ / N N=160/0.9=177.8kW=160/0.9=177.8kW 額定電流額定電流 I IN N= P= PN N/ U/ UN N N N=160=160* *10103 3/220/220* *0.9=808.1A0.9=808.1A 額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 T TN N= 9.55 P= 9.55 PN N/

30、n/ nN N=9.55=9.55* *160160* * 10 103 3 /1500=1018.7N m/1500=1018.7N m2.2.國產(chǎn)直流電機(jī)產(chǎn)品的型號：國產(chǎn)直流電機(jī)產(chǎn)品的型號： 電機(jī)產(chǎn)品的型號一般用大寫印刷體的漢語拼音字母和阿電機(jī)產(chǎn)品的型號一般用大寫印刷體的漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。其中拉伯?dāng)?shù)字表示。其中漢語拼音字母是根據(jù)電機(jī)的全名稱選漢語拼音字母是根據(jù)電機(jī)的全名稱選擇有代表意義的漢字，再從該字的拼音中得到擇有代表意義的漢字，再從該字的拼音中得到，例如，例如， Z ZA A112/21112/21其中，其中，ZZ直流電動機(jī)；直流電動機(jī)； AA設(shè)計(jì)系列號；設(shè)計(jì)系列號； 11

31、2112中心高中心高112mm 2112mm 2極數(shù)；極數(shù)； 1111號鐵心號鐵心 Z2Z2系列是一般用途的中、小型直流電機(jī)，包括發(fā)電機(jī)和電系列是一般用途的中、小型直流電機(jī)，包括發(fā)電機(jī)和電動機(jī)及調(diào)壓發(fā)電機(jī)。動機(jī)及調(diào)壓發(fā)電機(jī)。 Z Z和和ZFZF系列是一般用途的大、中型直流電機(jī)系列。系列是一般用途的大、中型直流電機(jī)系列。Z Z是直流是直流電動機(jī)系列；電動機(jī)系列；ZFZF是直流發(fā)電機(jī)系列。是直流發(fā)電機(jī)系列。 ZQZQ系列是電力機(jī)車、工礦電機(jī)車和蓄電池供電電車用的直系列是電力機(jī)車、工礦電機(jī)車和蓄電池供電電車用的直流牽引電動機(jī)。流牽引電動機(jī)。 ZHZH系列是船舶上各種輔助機(jī)械用的船用直流電動機(jī)。系列是

32、船舶上各種輔助機(jī)械用的船用直流電動機(jī)。 ZUZU系列是用于龍門刨床的直流電動機(jī)。系列是用于龍門刨床的直流電動機(jī)。1.2.2 1.2.2 電機(jī)的銘牌電機(jī)的銘牌 1.3 1.3 直流電機(jī)的電樞繞組直流電機(jī)的電樞繞組 1.3.1 1.3.1 電樞繞組的常用術(shù)語電樞繞組的常用術(shù)語 元件（線圈）：元件（線圈）：構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。一個(gè)元件由兩條元件邊和端接線組單匝和多匝兩種。一個(gè)元件由兩條元件邊和端接線組成，元件邊放在槽內(nèi)，能切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動成，元件邊放在槽內(nèi)，能切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，叫勢，叫“有效邊有效邊”，端接線放在槽外，不切割磁

33、力線，端接線放在槽外，不切割磁力線，僅作為連接線用。每個(gè)元件的一個(gè)元件邊放在某一個(gè)僅作為連接線用。每個(gè)元件的一個(gè)元件邊放在某一個(gè)槽的上層，另一個(gè)元件邊則放在另一槽的下層。槽的上層，另一個(gè)元件邊則放在另一槽的下層。元件的首末端：元件的首末端：每一個(gè)元件均引出兩根線與換向片每一個(gè)元件均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為首端，另一根稱為末端。每一個(gè)相連，其中一根稱為首端，另一根稱為末端。每一個(gè)元件的兩個(gè)端點(diǎn)分別接在不同的換向片上，每個(gè)換向元件的兩個(gè)端點(diǎn)分別接在不同的換向片上，每個(gè)換向片接兩個(gè)不同的線圈端頭。片接兩個(gè)不同的線圈端頭。 實(shí)槽：實(shí)槽：電機(jī)電樞上實(shí)際開出的槽叫實(shí)槽。實(shí)槽數(shù)電機(jī)電樞上實(shí)際開出

34、的槽叫實(shí)槽。實(shí)槽數(shù)用用Q Q表示。表示。 虛槽：虛槽：即單元槽即單元槽( (每層元件邊的數(shù)量等于虛槽數(shù)每層元件邊的數(shù)量等于虛槽數(shù)) )，每個(gè)虛槽的上、下層各有一個(gè)元件邊。虛槽數(shù)用每個(gè)虛槽的上、下層各有一個(gè)元件邊。虛槽數(shù)用Q Q表示。設(shè)槽內(nèi)每層有表示。設(shè)槽內(nèi)每層有個(gè)虛槽，若實(shí)槽數(shù)為個(gè)虛槽，若實(shí)槽數(shù)為Q Q，虛槽數(shù)為虛槽數(shù)為Q Q，則，則Q Q= Q= Q。 極軸線：極軸線：磁極的中心線。磁極的中心線。 幾何中性線：幾何中性線：是指主磁極是指主磁極N N極和極和S S極的機(jī)械分界線。極的機(jī)械分界線。 物理中性線：物理中性線：把把N N極與極與S S極磁場為零處的分界線稱極磁場為零處的分界線稱 為物

35、理中性線。為物理中性線。1.3.1 1.3.1 電樞繞組的常用術(shù)語電樞繞組的常用術(shù)語 a) a)元件元件 b)b)繞組元件在槽內(nèi)的放置繞組元件在槽內(nèi)的放置 c c）實(shí)槽與虛槽）實(shí)槽與虛槽 b b）11上層邊；上層邊； 22下層邊；下層邊； 33端接部分；端接部分； 44首、末端首、末端 c c）11槽楔；槽楔；22線圈絕緣；線圈絕緣；33導(dǎo)線；導(dǎo)線；44層間絕緣；層間絕緣；5 5 槽絕緣；槽絕緣；6 6 槽底絕緣槽底絕緣 1.3.1 1.3.1 電樞繞組的常用術(shù)語電樞繞組的常用術(shù)語 極距：極距：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離，用 表示為（距離）

36、表示為（距離）pD2若用虛槽數(shù)表示為（槽數(shù)）若用虛槽數(shù)表示為（槽數(shù)）式中式中 DD電樞外徑電樞外徑(m)(m)； pp磁極對數(shù)。磁極對數(shù)。p2Q Q 1.3.1 1.3.1 電樞繞組的常用術(shù)語電樞繞組的常用術(shù)語 極距位置示意圖極距位置示意圖繞組節(jié)距：繞組節(jié)距：繞組節(jié)距通常用虛槽數(shù)或換向片數(shù)表示，見圖繞組節(jié)距通常用虛槽數(shù)或換向片數(shù)表示，見圖1-1-1212。(1)(1)第一節(jié)距第一節(jié)距Y Y1 1：同一個(gè)元件的兩個(gè)有效邊在電樞表面跨過的同一個(gè)元件的兩個(gè)有效邊在電樞表面跨過的距離。距離。(2)(2)第二節(jié)距第二節(jié)距Y Y2 2：連至同一換向片上的兩個(gè)元件中第一個(gè)元件連至同一換向片上的兩個(gè)元件中第一

37、個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊間的距離。的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊間的距離。(3)(3)合成節(jié)距合成節(jié)距Y Y：連接同一換向片上的兩個(gè)元件對應(yīng)邊之間的連接同一換向片上的兩個(gè)元件對應(yīng)邊之間的距離。距離。 (4)(4)換向器節(jié)距換向器節(jié)距Y YK K：同一元件首末端連接的換向片之間的距離。同一元件首末端連接的換向片之間的距離。21yyy單疊繞組單疊繞組21yyy單波繞組單波繞組 1.3.1 1.3.1 電樞繞組的常用術(shù)語電樞繞組的常用術(shù)語 1.3.1 1.3.1 電樞繞組的常用術(shù)語電樞繞組的常用術(shù)語 圖圖1-12 1-12 電樞繞組的節(jié)距電樞繞組的節(jié)距a)a)單疊繞組單疊繞組 b)b)單波繞

38、組單波繞組a)a)b)b)繞組主要分類：繞組主要分類： 大的分類為環(huán)形和鼓形；環(huán)形繞組只曾在原始電機(jī)用過；現(xiàn)大的分類為環(huán)形和鼓形；環(huán)形繞組只曾在原始電機(jī)用過；現(xiàn)代直流電機(jī)均用鼓形繞組，它又分為疊繞組、波繞組和蛙形繞代直流電機(jī)均用鼓形繞組，它又分為疊繞組、波繞組和蛙形繞組。鼓形繞組比環(huán)形繞組制造容易，又節(jié)省導(dǎo)線，運(yùn)行較可靠，組。鼓形繞組比環(huán)形繞組制造容易，又節(jié)省導(dǎo)線，運(yùn)行較可靠，經(jīng)濟(jì)性好，故現(xiàn)在均用鼓形繞組。經(jīng)濟(jì)性好，故現(xiàn)在均用鼓形繞組。環(huán)形繞組示意圖環(huán)形繞組示意圖 鼓形繞組示意圖鼓形繞組示意圖 1.3.1 1.3.1 電樞繞組的常用術(shù)語電樞繞組的常用術(shù)語 疊繞組：疊繞組：指串聯(lián)的兩個(gè)元件總是后

39、一個(gè)元件的端接部分緊疊在指串聯(lián)的兩個(gè)元件總是后一個(gè)元件的端接部分緊疊在前一個(gè)元件端接部分，整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn)。前一個(gè)元件端接部分，整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn)。波繞組：波繞組：指把相隔約為一對極距的指把相隔約為一對極距的同極性同極性磁場下的相應(yīng)元件串磁場下的相應(yīng)元件串聯(lián)起來，象波浪式的前進(jìn)。聯(lián)起來，象波浪式的前進(jìn)。波繞組示意圖波繞組示意圖疊繞組示意圖疊繞組示意圖 1.3.1 1.3.1 電樞繞組的常用術(shù)語電樞繞組的常用術(shù)語 單疊繞組：單疊繞組：是指相鄰元件是指相鄰元件( (線圈線圈) )相互疊壓相互疊壓, , 元件的出線元件的出線端接到相鄰的換向片上，第一個(gè)元件的下層邊（虛線）連接端接到相鄰的換向片

40、上，第一個(gè)元件的下層邊（虛線）連接著第二個(gè)元件的上層邊，它放在第一元件上層邊相鄰的第二著第二個(gè)元件的上層邊，它放在第一元件上層邊相鄰的第二個(gè)槽內(nèi)。合成節(jié)距與換向節(jié)距均為個(gè)槽內(nèi)。合成節(jié)距與換向節(jié)距均為1,1,即：即：Y=YY=Yk k=1=1 下面通過例子說明單疊繞組如何連接，有何特點(diǎn)。下面通過例子說明單疊繞組如何連接，有何特點(diǎn)。例例: :已知某直流電機(jī)的極對數(shù)已知某直流電機(jī)的極對數(shù)p=2 p=2 ，虛槽數(shù)，虛槽數(shù)Q Q，元件數(shù)，元件數(shù)S S，及，及換向片數(shù)為換向片數(shù)為K K，S=K=QS=K=Q=16,=16,試畫出單疊繞組展開圖。試畫出單疊繞組展開圖。 1.3.2 1.3.2 單疊繞組單疊繞

41、組解解:1:1計(jì)算繞組數(shù)據(jù)計(jì)算繞組數(shù)據(jù): :因?yàn)槭菃委B，所以因?yàn)槭菃委B，所以 Y=YY=Yk k=1 =1 2 2畫繞組展開圖畫繞組展開圖: : 假想把電樞從某一槽的中間沿軸向切開展示成平面，假想把電樞從某一槽的中間沿軸向切開展示成平面，所得繞組連接圖稱為所得繞組連接圖稱為繞組展開圖繞組展開圖。（1 1）先畫）先畫1616根等長、等距的實(shí)線，代表各槽上層元件邊，根等長、等距的實(shí)線，代表各槽上層元件邊，再畫再畫1616根等長等距的虛線，代表各槽下層元件邊。根等長等距的虛線，代表各槽下層元件邊。4221621pZy 1.3.2 1.3.2 單疊繞組單疊繞組Q Q（2 2）根據(jù)）根據(jù)Y1Y1，畫出第

42、一個(gè)元件的上下層邊（，畫出第一個(gè)元件的上下層邊（1 15 5槽），令上層邊所在的槽號為元件號。槽），令上層邊所在的槽號為元件號。（3 3）接上換向片，）接上換向片，1 1、2 2片之間對準(zhǔn)元件中心線，片之間對準(zhǔn)元件中心線，之后等分換向器，定出換向片號；之后等分換向器，定出換向片號；（4 4）畫出第二個(gè)元件，上層邊在第）畫出第二個(gè)元件，上層邊在第2 2槽，與第一槽，與第一個(gè)元件的下層邊聯(lián)接；下層邊在第個(gè)元件的下層邊聯(lián)接；下層邊在第6 6槽與槽與3 3號換向號換向聯(lián)接。按此規(guī)律，一直把聯(lián)接。按此規(guī)律，一直把1616個(gè)元件全部聯(lián)起來。個(gè)元件全部聯(lián)起來。（5 5）放磁極：磁極應(yīng)均勻分布在圓周上，）放磁

43、極：磁極應(yīng)均勻分布在圓周上，N N極磁極磁力線垂直向里（進(jìn)入紙面），力線垂直向里（進(jìn)入紙面），S S極向外（從紙面極向外（從紙面穿出）；穿出）； 1.3.2 1.3.2 單疊繞組單疊繞組（6 6）放電刷：對準(zhǔn)在磁極軸線下，畫一個(gè)換向片）放電刷：對準(zhǔn)在磁極軸線下，畫一個(gè)換向片寬（實(shí)際上寬（實(shí)際上K K很多，電刷寬很多，電刷寬2 23 3片寬）。并把相片寬）。并把相同極性下的電刷并聯(lián)起來。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電刷是同極性下的電刷并聯(lián)起來。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電刷是靜止不動的，電樞在旋轉(zhuǎn)，靜止不動的，電樞在旋轉(zhuǎn)，但是被電刷所短路的但是被電刷所短路的元件，永遠(yuǎn)都是處于電機(jī)的幾何中性線，其感應(yīng)元件，永遠(yuǎn)都是處于電機(jī)的幾

44、何中性線，其感應(yīng)電動勢是接近零的。為使正、負(fù)電刷間引出的電電動勢是接近零的。為使正、負(fù)電刷間引出的電動勢最大，我們已知被電刷所短路的元件電動勢動勢最大，我們已知被電刷所短路的元件電動勢為零，在元件端接線對稱的情況下，電刷的實(shí)際為零，在元件端接線對稱的情況下，電刷的實(shí)際位置應(yīng)在位置應(yīng)在磁極中性線磁極中性線下，所以習(xí)慣上稱為下，所以習(xí)慣上稱為“電刷電刷放在幾何中性線位置放在幾何中性線位置”。 1.3.2 1.3.2 單疊繞組單疊繞組 1.3.2 1.3.2 單疊繞組單疊繞組 1.3.2 1.3.2 單疊繞組單疊繞組單疊繞組連接順序表單疊繞組連接順序表 繞組展開圖比較直觀，但畫起來比較麻煩，為簡便起

45、見，繞組展開圖比較直觀，但畫起來比較麻煩，為簡便起見，繞組連接規(guī)律也可用繞組連接規(guī)律也可用連接順序表連接順序表來表示。本例連接順序表來表示。本例連接順序表如下。上排數(shù)字同時(shí)代表上層元件邊的元件號、槽號和換如下。上排數(shù)字同時(shí)代表上層元件邊的元件號、槽號和換向片號，下排數(shù)字代表下層元件邊所在的槽號。向片號，下排數(shù)字代表下層元件邊所在的槽號。圖圖1-15 1-15 單疊繞組并聯(lián)支路圖單疊繞組并聯(lián)支路圖 1.3.2 1.3.2 單疊繞組單疊繞組 取一瞬間（如圖取一瞬間（如圖F1-16F1-16瞬間），將此瞬間不與電刷接觸的換向片瞬間），將此瞬間不與電刷接觸的換向片省去不畫，可以得到圖省去不畫，可以得到

46、圖1-151-15的并聯(lián)支路圖?？梢钥闯鰡委B繞組的連的并聯(lián)支路圖?？梢钥闯鰡委B繞組的連接規(guī)律是將同一磁極下的各個(gè)元件串聯(lián)起來組成一條支路。所以，接規(guī)律是將同一磁極下的各個(gè)元件串聯(lián)起來組成一條支路。所以，單疊繞組的并聯(lián)支路對數(shù)單疊繞組的并聯(lián)支路對數(shù)a a總等于極對數(shù)總等于極對數(shù)p p，即，即a=pa=p。單疊繞組的特點(diǎn)：單疊繞組的特點(diǎn)：1 1）同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極）同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)與并聯(lián)支路數(shù)相同。數(shù)與并聯(lián)支路數(shù)相同。2 2）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動勢最大，電刷間電動勢等于并聯(lián)支路電動勢。勢最

47、大，電刷間電動勢等于并聯(lián)支路電動勢。 3 3）電刷個(gè)數(shù)等于極數(shù)。）電刷個(gè)數(shù)等于極數(shù)。 1.3.2 1.3.2 單疊繞組單疊繞組 1.3.3 1.3.3 單波繞組單波繞組單波繞組的特點(diǎn)：單波繞組的特點(diǎn)：1 1）上層邊位于同一極性磁極下的所有元件串聯(lián)起來組成一條支）上層邊位于同一極性磁極下的所有元件串聯(lián)起來組成一條支路，并聯(lián)支路對數(shù)恒等于路，并聯(lián)支路對數(shù)恒等于1 1，與磁極對數(shù)無關(guān)；，與磁極對數(shù)無關(guān)；2 2）當(dāng)元件的幾何形狀左右對稱，電刷在換向器表面上的位置對）當(dāng)元件的幾何形狀左右對稱，電刷在換向器表面上的位置對準(zhǔn)主磁極中心線時(shí)，支路電動勢最大；準(zhǔn)主磁極中心線時(shí)，支路電動勢最大；3 3）電刷數(shù)等于

48、磁極數(shù)（）電刷數(shù)等于磁極數(shù)（全額電刷全額電刷）。）。4 4）電樞電動勢等于支路感應(yīng)電動勢；）電樞電動勢等于支路感應(yīng)電動勢；5 5）電樞電流等于兩條支路電流之和。）電樞電流等于兩條支路電流之和。 單疊繞組與單波繞組的主要區(qū)別在于單疊繞組與單波繞組的主要區(qū)別在于并聯(lián)支路對數(shù)的多少并聯(lián)支路對數(shù)的多少。單疊繞組可以通過增加極對數(shù)來增加并聯(lián)支路對數(shù)。適用于低單疊繞組可以通過增加極對數(shù)來增加并聯(lián)支路對數(shù)。適用于低電壓大電流的電機(jī)；單波繞組的并聯(lián)支路對數(shù)電壓大電流的電機(jī)；單波繞組的并聯(lián)支路對數(shù)a=1a=1，但每條支路，但每條支路串聯(lián)的元件數(shù)較多，適用于小電流較高電壓的電機(jī)。串聯(lián)的元件數(shù)較多，適用于小電流較高

49、電壓的電機(jī)。1.3.3 1.3.3 單波繞組單波繞組 1.4 1.4 直流電機(jī)的磁場直流電機(jī)的磁場 1.4.1 1.4.1 空載時(shí)的主磁場空載時(shí)的主磁場 直流電機(jī)工作中，主磁極產(chǎn)生主磁場，電樞電流產(chǎn)生電樞磁直流電機(jī)工作中，主磁極產(chǎn)生主磁場，電樞電流產(chǎn)生電樞磁場。這兩個(gè)磁場在氣隙中相互影響，相互疊加，合成了氣隙磁場。這兩個(gè)磁場在氣隙中相互影響，相互疊加，合成了氣隙磁場。場?？蛰d：空載：發(fā)電機(jī)不輸出電功率，電動機(jī)不輸出機(jī)械功率，即電樞發(fā)電機(jī)不輸出電功率，電動機(jī)不輸出機(jī)械功率，即電樞電流為零的狀態(tài)。那么電流為零的狀態(tài)。那么 ，這時(shí)的氣隙磁場，只由主極的勵磁電，這時(shí)的氣隙磁場，只由主極的勵磁電流所建立

50、，所以直流電機(jī)空載時(shí)的氣隙磁場，又稱勵磁磁場。流所建立，所以直流電機(jī)空載時(shí)的氣隙磁場，又稱勵磁磁場?？梢钥醋魇侵鞔艌觥？梢钥醋魇侵鞔艌觥Ｖ鞔磐ǎ褐鞔磐ǎ航?jīng)過主磁極、氣隙、電樞鐵心及機(jī)座構(gòu)成磁回路。它經(jīng)過主磁極、氣隙、電樞鐵心及機(jī)座構(gòu)成磁回路。它同時(shí)與勵磁繞組及電樞繞組交鏈，能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢同時(shí)與勵磁繞組及電樞繞組交鏈，能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱為主磁通。和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱為主磁通。 漏磁通：漏磁通：僅交鏈勵磁繞組本身，不進(jìn)入電樞鐵心，不和電樞繞僅交鏈勵磁繞組本身，不進(jìn)入電樞鐵心，不和電樞繞組相交鏈，不能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢及產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱組相交鏈，不能在電樞繞組中感

51、應(yīng)電動勢及產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱為漏磁通。為漏磁通。主磁通路徑主磁通路徑: :磁力線由磁力線由N N極出來，經(jīng)氣隙、電樞齒部、電樞鐵極出來，經(jīng)氣隙、電樞齒部、電樞鐵心的鐵軛、電樞齒部、氣隙進(jìn)入心的鐵軛、電樞齒部、氣隙進(jìn)入S S極，再經(jīng)定子鐵軛回到極，再經(jīng)定子鐵軛回到N N極極漏磁通路徑漏磁通路徑: :磁力線不進(jìn)入電樞鐵心，直接經(jīng)過氣隙、相鄰磁力線不進(jìn)入電樞鐵心，直接經(jīng)過氣隙、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1.4.1 1.4.1 空載時(shí)的主磁場空載時(shí)的主磁場下圖下圖1-191-19是一臺是一臺四極四極直流電機(jī)空載時(shí)的磁場示意圖。直流電機(jī)空載時(shí)的磁場示意圖。圖圖1-19 1-1

52、9 直流電機(jī)的磁通及其分布直流電機(jī)的磁通及其分布幾何中性線幾何中性線 直流電機(jī)中，直流電機(jī)中，主磁通主磁通是主要的，它能在電樞繞組中是主要的，它能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而感應(yīng)電動勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而漏磁通漏磁通沒有這個(gè)作用，它沒有這個(gè)作用，它只是增加主磁極磁路的飽和程度。在數(shù)量上，只是增加主磁極磁路的飽和程度。在數(shù)量上，漏磁通漏磁通比比主主磁通磁通小得多，大約是主磁通的小得多，大約是主磁通的(1520)%(1520)%。 空載時(shí)，勵磁磁動勢主要消耗在氣隙上。當(dāng)忽略鐵磁空載時(shí)，勵磁磁動勢主要消耗在氣隙上。當(dāng)忽略鐵磁材料的磁阻時(shí)，主磁極下氣隙磁通密度的分布就取決于材料的磁阻時(shí)，主磁

53、極下氣隙磁通密度的分布就取決于氣氣隙的大小和形狀隙的大小和形狀。1.4.1 1.4.1 空載時(shí)的主磁場空載時(shí)的主磁場 磁極中心及附近的磁極中心及附近的氣隙小且均勻，磁通密氣隙小且均勻，磁通密度度B B較大且基本為常數(shù)，較大且基本為常數(shù)，靠近極尖處，氣隙逐漸靠近極尖處，氣隙逐漸變大，磁通密度減小；變大，磁通密度減??；極尖以外，氣隙明顯增極尖以外，氣隙明顯增大，磁通密度顯著減少，大，磁通密度顯著減少，在磁極之間的幾何中性在磁極之間的幾何中性線處，氣隙磁通密度為線處，氣隙磁通密度為零。零。幾何中性線極靴極身（a）氣隙形狀xB（b）氣隙磁密分布1.4.1 1.4.1 空載時(shí)的主磁場空載時(shí)的主磁場 直流

54、電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞繞組中直流電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞繞組中有電流流過，它將產(chǎn)生一個(gè)電樞磁場。有電流流過，它將產(chǎn)生一個(gè)電樞磁場。電樞磁場的磁力線分布如右圖。電樞電樞磁場的磁力線分布如右圖。電樞電流產(chǎn)生的磁動勢稱為電流產(chǎn)生的磁動勢稱為電樞磁動勢電樞磁動勢。電樞磁動勢的出現(xiàn)使電機(jī)的磁場發(fā)生電樞磁動勢的出現(xiàn)使電機(jī)的磁場發(fā)生變化。變化。 右圖為一臺電刷放在幾何中性線的二右圖為一臺電刷放在幾何中性線的二極直流電機(jī)的電樞磁場分布情況。極直流電機(jī)的電樞磁場分布情況。 假設(shè)勵磁電流為零，只有電樞電流。假設(shè)勵磁電流為零，只有電樞電流。由圖可見電樞磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁場由圖可見電樞磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁場在空間的分布情況。

55、在空間的分布情況。1.4.2 1.4.2 負(fù)載時(shí)的電樞磁場負(fù)載時(shí)的電樞磁場 圖圖1-21 1-21 電樞磁場電樞磁場 a) a) 將圖將圖1-21a1-21a展開為圖展開為圖1-21b1-21b。如果認(rèn)為直流電機(jī)電樞上有無如果認(rèn)為直流電機(jī)電樞上有無窮多整距元件分布，則電樞磁窮多整距元件分布，則電樞磁動勢在氣隙圓周方向空間分布動勢在氣隙圓周方向空間分布呈三角波，如圖中呈三角波，如圖中 F Fax ax 所示。所示。 由于主磁極下氣隙長度基本不由于主磁極下氣隙長度基本不變，而兩個(gè)主磁極之間，氣隙變，而兩個(gè)主磁極之間，氣隙長度增加得很快，致使電樞磁長度增加得很快，致使電樞磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁通密度為對

56、動勢產(chǎn)生的氣隙磁通密度為對稱的馬鞍型，如圖中稱的馬鞍型，如圖中BaxBax所示。所示。注意：電樞磁動勢注意：電樞磁動勢F Faxax為三角波，為三角波， 電樞磁通密度電樞磁通密度BaxBax為馬鞍型。為馬鞍型。axBaxF b) b) 圖圖1-21 1-21 電樞磁動勢和磁場的分布電樞磁動勢和磁場的分布1.4.2 1.4.2 負(fù)載時(shí)的電樞磁場負(fù)載時(shí)的電樞磁場 當(dāng)勵磁繞組中有勵磁電流，當(dāng)勵磁繞組中有勵磁電流，電機(jī)帶上負(fù)載后，氣隙中的磁電機(jī)帶上負(fù)載后，氣隙中的磁場是勵磁磁動勢與電樞磁動勢場是勵磁磁動勢與電樞磁動勢共同作用的結(jié)果。電樞磁動勢共同作用的結(jié)果。電樞磁動勢對主磁極的影響稱為對主磁極的影響稱

57、為電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)與電刷的位置有關(guān)。電樞反應(yīng)與電刷的位置有關(guān)。當(dāng)電刷在幾何中性線上時(shí)，電當(dāng)電刷在幾何中性線上時(shí)，電樞磁場和主極磁場相互垂直，此樞磁場和主極磁場相互垂直，此時(shí)的電樞反應(yīng)叫時(shí)的電樞反應(yīng)叫交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)。將主磁場分布和電樞磁場分布疊將主磁場分布和電樞磁場分布疊加，可得到負(fù)載后電機(jī)的磁場分加，可得到負(fù)載后電機(jī)的磁場分布情況。布情況。1.4.3 1.4.3 電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)xB0 xBaxB主磁場的主磁場的磁通密度磁通密度分布曲線分布曲線電樞磁場磁通電樞磁場磁通密度分布曲線密度分布曲線兩條曲線逐點(diǎn)疊加后得兩條曲線逐點(diǎn)疊加后得到負(fù)載時(shí)氣隙磁場的磁到負(fù)載時(shí)氣隙磁場的磁通密

58、度分布曲線通密度分布曲線1.4.3 1.4.3 電樞反應(yīng)電樞反應(yīng) 將空載時(shí)主極磁通密度與負(fù)載時(shí)電樞磁通密度逐點(diǎn)相加，將空載時(shí)主極磁通密度與負(fù)載時(shí)電樞磁通密度逐點(diǎn)相加，便得到負(fù)載時(shí)氣隙中的磁場分布曲線。便得到負(fù)載時(shí)氣隙中的磁場分布曲線。( (紅線所示紅線所示) )交軸電樞反應(yīng)（電刷在幾何中性線）的性質(zhì)：交軸電樞反應(yīng)（電刷在幾何中性線）的性質(zhì)：1.1.使氣隙磁場發(fā)生畸變使氣隙磁場發(fā)生畸變 空載時(shí)電機(jī)的物理中性線與幾何中性線重合。負(fù)載后由于空載時(shí)電機(jī)的物理中性線與幾何中性線重合。負(fù)載后由于電樞反應(yīng)的影響，每一個(gè)磁極下，一半磁場被增強(qiáng)，一半被電樞反應(yīng)的影響，每一個(gè)磁極下，一半磁場被增強(qiáng)，一半被削弱，物

59、理中性線偏離幾何中性線，磁通密度的曲線與空載削弱，物理中性線偏離幾何中性線，磁通密度的曲線與空載時(shí)不同。時(shí)不同。2.2.對主極磁場起去磁作用對主極磁場起去磁作用 磁路不飽和時(shí)，主磁場被削弱的數(shù)量恰好等于被加強(qiáng)的數(shù)磁路不飽和時(shí)，主磁場被削弱的數(shù)量恰好等于被加強(qiáng)的數(shù)量，因此負(fù)載時(shí)每極下的磁通量與空載時(shí)相同。電機(jī)正常運(yùn)量，因此負(fù)載時(shí)每極下的磁通量與空載時(shí)相同。電機(jī)正常運(yùn)行于磁化曲線的膝部，主磁極增磁部分因磁飽和的影響，比行于磁化曲線的膝部，主磁極增磁部分因磁飽和的影響，比不飽和增加的磁通要少些，從而使合成磁通量比空載時(shí)略為不飽和增加的磁通要少些，從而使合成磁通量比空載時(shí)略為減小，起到了去磁作用。即電

60、刷在幾何中性線時(shí)的電樞反應(yīng)減小，起到了去磁作用。即電刷在幾何中性線時(shí)的電樞反應(yīng)為為交軸去磁性質(zhì)交軸去磁性質(zhì)。1.4.3 1.4.3 電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)2 2、當(dāng)電刷不在幾何中性線上時(shí)、當(dāng)電刷不在幾何中性線上時(shí) 電刷從幾何中性線偏移電刷從幾何中性線偏移角，電樞磁動勢軸線也隨之移動角，電樞磁動勢軸線也隨之移動角，如圖角，如圖(a)(b)(a)(b)所示。這時(shí)電樞磁動勢可以分解為兩個(gè)垂所示。這時(shí)電樞磁動勢可以分解為兩個(gè)垂直分量：交軸電樞磁動勢直分量：交軸電樞磁動勢 和直軸電樞磁動勢和直軸電樞磁動勢 。如圖。如圖(a)(b)(a)(b)所示。所示。adFaqF1.4.3 1.4.3 電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)電刷