第講-直流電動(dòng)機(jī)基本理論

前講要點(diǎn)回顧磁場(chǎng)的基本物理量磁路及其基本定律=BA∑Φ=0鐵心線圈電路1電磁關(guān)系–+e–+e+–uNi（磁通勢(shì)）主磁通：通過鐵心閉合的磁通。漏磁通：經(jīng)過空氣或其它非導(dǎo)磁媒質(zhì)閉合的磁通。線圈鐵心i，鐵心線圈的漏磁電感與i不是線性關(guān)系。2電壓電流關(guān)系根據(jù)KVL:+––+–+eeuNi式中：R是線圈導(dǎo)線的電阻L是漏磁電感

當(dāng)u是正弦電壓時(shí)，其它各電壓、電流、電動(dòng)勢(shì)可視作正弦量，則電壓、電流關(guān)系的相量式為：；X=2πfLσ設(shè)主磁通則有效值

由于線圈電阻

R

和感抗X（或漏磁通）較小，其電壓降也較小，與主磁電動(dòng)勢(shì)E相比可忽略，故有式中：Bm是鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，單位[T]；

A是鐵心截面積，單位[m2]。對(duì)于：3功率損耗

交流鐵心線圈的功率損耗主要有銅損和鐵損兩種。1.銅損（Pcu）

在交流鐵心線圈中,線圈電阻R上的功率損耗稱銅損，用Pcu表示。Pcu=RI2式中：R是線圈的電阻；I是線圈中電流的有效值。2.鐵損（PFe）

在交流鐵心線圈中，處于交變磁通下的鐵心內(nèi)的功率損耗稱鐵損，用PFe

表示。鐵損由磁滯和渦流產(chǎn)生。+–ui（1）磁滯損耗（Ph）由磁滯所產(chǎn)生的能量損耗稱為磁滯損耗（Ph）。

磁滯損耗的大?。?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的磁滯損耗正比與磁滯回線的面積和磁場(chǎng)交變的頻率f。OHB

磁滯損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。

減少磁滯損耗的措施：選用磁滯回線狹小的磁性材料制作鐵心。變壓器和電機(jī)中使用的硅鋼等材料的磁滯損耗較低。

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)選擇值以減小鐵心飽和程度。(2)渦流損耗（Pe）渦流損耗:由渦流所產(chǎn)生的功率損耗。

渦流：交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，稱為渦流。渦流在垂直于磁通的平面內(nèi)環(huán)流。渦流損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。減少渦流損耗措施：

提高鐵心的電阻率。鐵心用彼此絕緣的鋼片疊成，把渦流限制在較小的截面內(nèi)。鐵心線圈交流電路的有功功率為：作業(yè)：P17----1.8,1.9第二章直流電機(jī)基本要求：

1、掌握直流電機(jī)的基本工作原理

2、掌握直流電機(jī)的勵(lì)磁方式和額定值

3、掌握直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)

4、掌握他勵(lì)、并勵(lì)電機(jī)（電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)）的運(yùn)行分析

5、掌握直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩

6、了解直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和電樞反應(yīng)

7、了解串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電機(jī)（電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)）的運(yùn)行分析特點(diǎn)：調(diào)速性能好、氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。本講內(nèi)容及要求：直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的原理（掌握）直流電機(jī)的額定值（掌握）直流電機(jī)的勵(lì)磁方式（掌握）直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和電樞反應(yīng)（了解）直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)（掌握）1、直流電動(dòng)機(jī)工作原理

把電刷A、B接到直流電源上，電刷A接正極，電刷B接負(fù)極。此時(shí)電樞線圈中將有電流流過。

直流電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。

在磁場(chǎng)作用下，N極性下導(dǎo)體ab受力方向從右向左，S極下導(dǎo)體cd受力方向從左向右。該電磁力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。2.1直流電機(jī)的基本工作原理左手定則NS＋U－電刷換向片

原N極性下導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下，受力方向從左向右，原S極下導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，受力方向從右向左。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)。

與直流發(fā)電機(jī)相同，實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對(duì)。

當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時(shí)：NS＋U－關(guān)鍵點(diǎn)：換向片。

換向片安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，與電樞同步旋轉(zhuǎn)。直流電流交流電流電磁轉(zhuǎn)矩(拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩)機(jī)械負(fù)載克服反電動(dòng)勢(shì)做功

電磁關(guān)系換向Φ旋轉(zhuǎn)2、直流發(fā)電機(jī)工作原理

右圖為直流發(fā)電機(jī)的物理模型，N、S為定子磁極，abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末端a、d連接到兩個(gè)相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過放置在換向片上固定不動(dòng)的電刷進(jìn)行的。直流發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。NS－E＋

當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈abcd將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如右圖，導(dǎo)體ab在N極下，a點(diǎn)低電位，b點(diǎn)高電位；導(dǎo)體cd在S極下，c點(diǎn)低電位，d點(diǎn)高電位；當(dāng)有感應(yīng)電流時(shí)：電樞繞組受到電磁力的反抗作用，原動(dòng)機(jī)必須克服這一電磁轉(zhuǎn)矩才能帶動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)。右手定則NS－E＋

當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)后，如右圖。

與上部電刷接觸的導(dǎo)體總是位于N極下，與下部電刷接觸的導(dǎo)體總是位于S極下,從電刷兩端可獲得直流電動(dòng)勢(shì)。

導(dǎo)體ab在S極下，a點(diǎn)高電位，b點(diǎn)低電位；導(dǎo)體cd在N極下，c點(diǎn)高電位，d點(diǎn)低電位；NS－E＋輸出直流電原動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流電磁轉(zhuǎn)矩（阻轉(zhuǎn)矩）做功

電磁關(guān)系Φ換向2.小2直流咱電機(jī)購(gòu)的基蒙本結(jié)裂構(gòu)直流羞電機(jī)繡由定搖子（慮固定止不動(dòng)仇）與問轉(zhuǎn)子睬（旋秧轉(zhuǎn)）窄兩大漆部分漏組成地，定差子與稼轉(zhuǎn)子遣之間眾有空憂隙,稱為癢氣隙喪。定子哥部分妻包括閥機(jī)座揉、主墓磁極尤、換帥向極林、端淡蓋、論電刷躬等裝絡(luò)置；轉(zhuǎn)子贈(zèng)部分停包括抱電樞妨鐵心昆、電瓣樞繞展組、詳換向組器、瞧轉(zhuǎn)軸因、風(fēng)勒扇等百部件橫。1—風(fēng)扇義；2—機(jī)座蘋；3—電樞唱；4—主磁輩極；5—刷架階；6—換向到器；7—接線腰板；8—出線熄盒；9—換向婆極；10鹿—端蓋1．定館子部規(guī)分（1）機(jī)閣座機(jī)座丈既可軌以固輛定主述磁極況、換代向極罷、端寨蓋等群，又見是電械機(jī)磁喝路的色一部閣分（擁稱為濟(jì)磁軛銹）。糟機(jī)座贏一般第用鑄乞鋼或此厚鋼定板焊挽接而馬成，許具有形良好守的導(dǎo)瀉磁性悠能和冶機(jī)械厘強(qiáng)度者。（2）主擁磁極主磁擔(dān)極的保作用永是產(chǎn)桌生氣邁隙磁罰場(chǎng)，吊由主畜磁極癢鐵心麥和主錫磁極膏繞組吼（勵(lì)脾磁繞瀉組）朵構(gòu)成往，如遭圖所填示。厭主磁察極鐵蹤蝶心一危般由1.軋0m薄m～1.胸5m矮m厚的迷低碳加鋼板絲式?jīng)_片羅疊壓鐮而成徹，包皆括極身削和極飛靴兩部靜分。極靴駁做成吳圓弧躺形，堆以使陡磁極勢(shì)下氣雹隙磁舟通較蠅均勻。極利身上闖面套逢有勵(lì)身磁繞鞋組，濁繞組既中通優(yōu)入直流電流被。整調(diào)個(gè)磁短極用嚴(yán)螺釘董固定身在機(jī)裳座上無。1—固定您主磁湊極的核螺釘客；2—主磁確極鐵盛心；3—?jiǎng)?lì)磁逝繞組直流勵(lì)電機(jī)份的主獅磁極機(jī)座主磁叢極（3）換畫向極換向晃極用論來改敗善換談向，漫由鐵沿心和鉤套在芳鐵心走上的狀繞組癢構(gòu)成愚，如細(xì)圖所逆示。狗換向花極鐵偷心一論般用斤整塊競(jìng)鋼制紫成，蹦如換騰向要新求較你高，棒則用1.點(diǎn)0m泡m～1.稠5m鎖m厚的腔鋼板里疊壓幼而成決，其繞組蒼中流驢過的飽是電趨樞電基流。換向成極裝直在相抗鄰兩榮主磁非極之芹間，失用螺內(nèi)釘固遠(yuǎn)定在溪機(jī)座洪上。1—換向斥極鐵漫心；2—換向戚極繞刃組注意鏈：企換向掀極繞榆組與軟定子驅(qū)（勵(lì)架磁）炒繞組結(jié)串聯(lián)慕連接慎。2．轉(zhuǎn)巾子部麗分（1）電較樞鐵榜心電樞木鐵心做是電場(chǎng)機(jī)磁墾路的盞一部俘分，膚其外貪圓周罰開槽召，用壞來嵌踐放電狹樞繞研組。登電樞門鐵心汗一般轎用0.芳5m民m厚、秒兩邊泛涂有籠絕緣屬漆的咱硅鋼污片沖辟片疊使壓而參成，鈔如圖株所示敲。電部樞鐵孫心固朝定在柴轉(zhuǎn)軸姨或轉(zhuǎn)廚子支柴架上啦。鐵腔心較失長(zhǎng)時(shí)父，為延加強(qiáng)漢冷卻識(shí)，可象把電口樞鐵黨心沿糞軸向最分成怕數(shù)段膠，段誰與段晶之間從留有塑通風(fēng)放孔。電樞即鐵心（2）電星樞繞競(jìng)組電樞壟繞組鐵是直陜流電男機(jī)的立主要君組成營(yíng)部分問，其跡作用到是感瘋應(yīng)電睬動(dòng)勢(shì)米、通爐過電宮樞電怎流，漆它是荷電機(jī)荷實(shí)現(xiàn)房誠(chéng)機(jī)電紙能量鹽轉(zhuǎn)換糖的關(guān)倒鍵。覆通常丑用絕勉緣導(dǎo)國(guó)線繞皇成的申線圈柏（或啟稱元胞件）條，按剖一定海規(guī)律陜連接是而成側(cè)。直流廈電機(jī)倒的主碎要結(jié)不構(gòu)概倒述：主磁極：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成換向磁極：改善換向。電刷裝置：與換向片配合,完成直流與交流的互換機(jī)座和端蓋：起支撐和固定作用。定子轉(zhuǎn)子電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞繞組：由帶絕緣的導(dǎo)線繞制而成，是電路部分。換向器：與電刷裝置配合,完成直流與交流的互換轉(zhuǎn)軸軸承222.盈3直流愧電機(jī)局的繞低組一、慰簡(jiǎn)單后的繞趟組對(duì)繞膽組的混要求規(guī)：在撈能夠址通過迷規(guī)定任的電撫流和漠產(chǎn)生上足夠噴的電本動(dòng)勢(shì)學(xué)的前凝提下掀，盡絕可能功節(jié)省刑銅和焦絕緣啞材料校，并久且結(jié)閃構(gòu)簡(jiǎn)片單、售運(yùn)行渾可靠組。1-從2、3-飄4、5-擺6、7-扭8分別衫構(gòu)成4個(gè)線介圈右圖舅只是曲說明址原理裕的示讓意圖腫。它辛的缺貪點(diǎn)是淘：隨偶著電黃樞的湯轉(zhuǎn)動(dòng)始，始抵終只取有一病個(gè)線計(jì)圈有疤電流填。這瀉樣的販話，要材料畜沒有感充分穗利用略，產(chǎn)粒生的奧總轉(zhuǎn)殼矩或盟電勢(shì)余均很著小。解決滋辦法隔：用4個(gè)換究向片婦將4個(gè)線鞋圈都愧連接靈起來尤，成識(shí)為一讀個(gè)閉狹合繞山組，凳兩個(gè)紗不同拴的元修件邊喘連接勸一個(gè)桑換向句片。悅每個(gè)左元件頁(yè)的兩酷個(gè)元值件邊船連接2個(gè)不辛同的芹換向掌片。瞎共用貸了4個(gè)換獸向片莖，節(jié)豎省了喜材料響，提萍高了夫輸出湯轉(zhuǎn)矩典。解決無辦法4個(gè)線愛圈單墓層結(jié)渣構(gòu)示粗意圖4繞組突展開讀圖：為了獸使得介線圈齡的2個(gè)有自效邊眠所感貼應(yīng)的訪電動(dòng)充勢(shì)相揀等，爺則線圈隙的有嚼效邊蘿之間悠的距來離（益跨距飼）應(yīng)等屬于或降接近歇于一濾個(gè)極距債（相替鄰主閑磁極鉆間的哄跨度罪）。電樞繞組辰與電嫁刷連只接--逢--顯6個(gè)線敲圈電刷納將環(huán)狡形閉之合電旅樞繞喪組分厚成兩賞條對(duì)廊稱的叼并聯(lián)闊支路撿。當(dāng)電界樞轉(zhuǎn)困到圖商示位解置時(shí)老：構(gòu)欄成如卵圖所膜示的曾等效近并聯(lián)丈支路編。結(jié)論甘：整個(gè)北電樞來繞組表通過炭換向瞞片連忙成一印個(gè)閉合合回速路。二、刃繞組作的基嘗本形繞式直流濁電機(jī)偏電樞衰繞組好結(jié)構(gòu)棍形式零：?jiǎn)呜澂B繞匪組、梯單波顆繞組大。在實(shí)盾際電傾機(jī)中--屬--臺(tái)-為使辦線圈蠻（元住件）蛇端部砍平整升排列懶，一西般在車每個(gè)假槽中噸放置環(huán)上/下猶兩個(gè)愁有效暴邊，賞所以喬，多厭為雙律層繞淚組。（一素）單粥疊繞銜組特點(diǎn)四：元僻件的貴兩個(gè)土端子尤連接連在相棕鄰的驢兩個(gè)醋換向捉片上踏。y1--濟(jì)--堤--元件鬧跨距(2個(gè)有郊效邊混所跨后槽數(shù))yc--院--孔--換向墳器節(jié)斷距（江上層系邊與舅下層屋邊所均連接蹤蝶的兩杰個(gè)換補(bǔ)向片朝之間灘的距樣離）單疊積繞組地的所創(chuàng)有的酸相鄰剛元件擴(kuò)依次參串聯(lián)對(duì)，即錘后一枕元件領(lǐng)的首熟端與洋前一槳元件淋的末忙端連生在一奸起，歡接到頁(yè)一個(gè)鐮換向捐片上宇。最崇后一管個(gè)元繭件末鑰端與謊第一領(lǐng)個(gè)元純件首谷端連翅接在業(yè)一起挎，形闊成一望個(gè)閉朝合回女路。根據(jù)櫻繞組虹展開聾圖可到繪制殖繞組喘等效勢(shì)電路支圖：結(jié)論慘：?jiǎn)闻莜B繞檔組等引效電稀路的園支路質(zhì)數(shù)等叨于電全機(jī)的動(dòng)極數(shù)害。并聯(lián)趙支路炭對(duì)數(shù)畢等于氣磁極店對(duì)數(shù)--偶--畝--崗->腐a=惠pNSNS1234567891011121拋2懸3鈴5贊6鍋8廁9北1背1事12A1B1A2B2單疊溉繞組影的展睡開圖※并聯(lián)熊支路挪對(duì)數(shù)喇：a=斃2。即申：并襪聯(lián)支錘路數(shù)累為2a延=4※電刷致的中頭心線晶對(duì)著遇磁極控的中符心線捏。A1A2B1B2n36'

4

7'

58'11'8

10'7

9'6912'

10

1'

112'5'2

4'1

3'12設(shè)：瘋磁極汁對(duì)--吼-2，轉(zhuǎn)訴子槽襯數(shù)--咸--拒12，