模塊1 直流牽引電機(jī)《城市軌道交通電機(jī)與電器》教學(xué)課件

《城市軌道交通電機(jī)與電器》?精品課件合集第X章XXXX模塊1直流牽引電機(jī)任務(wù)一

直流電機(jī)的工作原理任務(wù)一直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的特點(diǎn)：與交流電機(jī)相比較，直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行維護(hù)困難、成本高。但直流電動(dòng)機(jī)具有寬廣的調(diào)速范圍，較強(qiáng)的過載能力和較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)。直流電機(jī)的用途：廣泛應(yīng)用于對(duì)起動(dòng)和調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械中，如電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車、工礦機(jī)車、城市電車等的拖動(dòng)電機(jī)。直流電機(jī)是直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的總稱。直流電機(jī)具有可逆性，既可作直流發(fā)電機(jī)使用，也可作直流電動(dòng)機(jī)使用。作直流發(fā)電機(jī)使用時(shí)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能輸出；作直流電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，則將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出。任務(wù)一直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)模型N、S為固定不動(dòng)的主磁極。線圈abcd固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體是直流電機(jī)可轉(zhuǎn)動(dòng)部分，稱為電機(jī)轉(zhuǎn)子（又稱電樞）。線圈的首末端a、d連接到兩個(gè)相互絕緣并可以隨線圈一同轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)電片上，該導(dǎo)電片稱為換向片。在定子與轉(zhuǎn)子間有間隙存在，稱為空氣隙，簡稱氣隙。主磁極主磁極任務(wù)一直流電機(jī)的工作原理在直流發(fā)電機(jī)的模型中，當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)速逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，在線圈abcd中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢的方向可用右手定則確定。任務(wù)一直流電機(jī)的工作原理

發(fā)電機(jī)工作原理（1）在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)情況下，如圖所示導(dǎo)體ab在N極下，感應(yīng)電動(dòng)勢的極性為a點(diǎn)高電位，b點(diǎn)低電位；導(dǎo)體cd在S極下，感應(yīng)電動(dòng)勢的極性為c點(diǎn)高電位，d點(diǎn)低電位。此時(shí)，電刷A的極性為正，電刷B的極性為負(fù)。任務(wù)一直流電機(jī)的工作原理發(fā)電機(jī)工作原理（2）當(dāng)線圈旋轉(zhuǎn)180

后，導(dǎo)體ab在S極下，導(dǎo)體cd則在N極下。導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢方向發(fā)生改變，由于原來與電刷A接觸的換向片已經(jīng)與電刷B接觸，而與電刷B接觸的換向片換到與電刷A接觸，電刷A的極性仍為正，電刷B的極性仍為負(fù)。任務(wù)一直流電機(jī)的工作原理

發(fā)電機(jī)工作原理結(jié)論：由以上分析可知，和電刷A接觸的導(dǎo)體總是位于N極下，和電刷B接觸的導(dǎo)體總是位于S極下，因此電刷A的極性總為正，而電刷B的極性總為負(fù)，在電刷兩端可獲得直流電動(dòng)勢。在電樞線圈內(nèi)部為一交變電動(dòng)勢，但電刷兩端引出的電動(dòng)勢方向始終不變，為單方向的直流電動(dòng)勢。任務(wù)一直流電機(jī)的工作原理電動(dòng)機(jī)工作原理導(dǎo)體所受電磁力對(duì)軸產(chǎn)生一轉(zhuǎn)矩，這種由于電磁作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻力轉(zhuǎn)矩時(shí)，線圈按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。任務(wù)一直流電機(jī)的工作原理（2）當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，位于N極下的導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下，導(dǎo)體ab受力方向?yàn)閺淖笙蛴遥欢挥赟極下的導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，導(dǎo)體cd受力方向?yàn)閺挠蚁蜃?，該轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時(shí)針方向，線圈在此轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)工作原理任務(wù)一直流電機(jī)的工作原理由以上分析可知，在電樞線圈中流通的交變電流，但N極下的導(dǎo)體受力方向和S極下導(dǎo)體受力的方向并未發(fā)生變化，電動(dòng)機(jī)在此方向不變的轉(zhuǎn)矩作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。注意：左圖所示為直流發(fā)電機(jī)的簡單模型，實(shí)際直流發(fā)電機(jī)的電樞根據(jù)具體應(yīng)用需要有多個(gè)線圈。任務(wù)一直流電機(jī)的工作原理

直流電機(jī)可逆原理任何一臺(tái)電機(jī)既可作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這一性質(zhì)稱為電機(jī)的可逆原理。直流電機(jī)也具有可逆性，當(dāng)輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能時(shí)，電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行；當(dāng)輸入直流電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能時(shí)，電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行?？赡嫘缘膶?shí)質(zhì)：作直流發(fā)電機(jī)使用時(shí)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能輸出；作直流電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，則將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出。任務(wù)二

直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)任務(wù)二

直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同，都具有旋轉(zhuǎn)部分和靜止部分。旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子，靜止部分稱為定子，在定子和轉(zhuǎn)子之間存在著空氣隙。想一想：上節(jié)課學(xué)習(xí)的直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)都是怎樣工作的？任務(wù)二直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)小型直流電機(jī)結(jié)構(gòu)任務(wù)二

直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

小型直流電機(jī)結(jié)構(gòu)任務(wù)二直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)定子部分任務(wù)二

直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)主磁極簡稱主極，其作用是產(chǎn)生主磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成。為了減小渦流損耗，主磁極鐵心采用1.0～1.5

mm厚的低碳鋼板沖制而成，再用鉚釘把沖片鉚緊成一個(gè)整體。主磁極結(jié)構(gòu)任務(wù)二直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)機(jī)座電機(jī)定子的外殼部分稱為機(jī)座。機(jī)座的主體部分作為磁極間的通路，這部分稱為磁軛。機(jī)座同時(shí)用來固定主磁極、換向極和端蓋，起到固定和支撐整個(gè)電機(jī)的作用。任務(wù)二直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)換向極又稱為附加極。換向極安裝在相鄰的兩個(gè)主磁極之間，用螺釘固定在機(jī)座上。換向極用來改善直流電機(jī)的換向，一般電機(jī)容量超過1

kW時(shí)均應(yīng)安裝換向極。換向極結(jié)構(gòu)任務(wù)二直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)電刷裝置的作用是通過電刷和旋轉(zhuǎn)的換向器表面的滑動(dòng)接觸，把轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組與外電路連接起來。電刷裝置一般由電刷、刷握、刷桿、刷桿座和匯流條組成。電刷裝置任務(wù)二直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)電機(jī)中的端蓋主要起支撐作用。端蓋固定在機(jī)座上，其上放置軸承支撐直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使直流電機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)。直流電機(jī)端蓋任務(wù)二直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子又稱電樞，是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分。其作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)子由電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承和風(fēng)扇組成。任務(wù)二直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（1）電樞鐵心電樞鐵心的作用是通過磁通和嵌放電樞繞組。圖示為小型直流電機(jī)的電樞沖片形狀和電樞鐵心裝配圖。在電樞鐵心沖片上沖有放置電樞繞組的電樞槽、軸孔和通風(fēng)孔。任務(wù)二

直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（2）電樞繞組電樞繞組的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和通過電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。它是直流電機(jī)的主要電路部分。電機(jī)的每一個(gè)線圈稱為一個(gè)元件，多個(gè)元件有規(guī)律地連接起來形成電樞繞組。電樞繞組放置在電樞鐵心的槽內(nèi)，其直線部分在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，稱為元件的有效部分；把有效部分連接起來的部分稱為端接部分，端接部分僅起連接作用，在電機(jī)運(yùn)行過程中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。THANKYOU任務(wù)三

直流電機(jī)的電樞繞組任務(wù)三直流電機(jī)的電樞繞組按照電樞繞組連接規(guī)律不同，直流電機(jī)的電樞繞組可分為：單疊繞組、單波繞組和混合繞組等，在此主要介紹常用的單疊繞組和單波繞組。直流電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖任務(wù)三

直流電機(jī)的電樞繞組一、電樞繞組的基本概念

1）電樞繞組的元件線圈是構(gòu)成繞組的基本單元，又稱繞組元件（線圈單元），繞組元件分為單匝和多匝兩種。

每一個(gè)繞組元件不管是單匝還是多匝，均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為首端，另一端稱為末端。直流電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)實(shí)物圖任務(wù)三直流電機(jī)的電樞繞組1）電樞繞組的元件直流電機(jī)的電樞繞組放置在電樞鐵芯的槽內(nèi)，通常采用雙層繞組，沿槽深方向每槽有兩個(gè)元件邊，為了避免各線圈互相交疊，每一元件有一個(gè)有效邊放在槽的上層，稱為上層邊；另一有效邊放在另一槽的下層，稱為下層邊。與上層邊相連的出線端稱為首端，與下層邊相連的出線端稱為末端。

繞組元件邊在槽內(nèi)的放置情況任務(wù)三直流電機(jī)的電樞繞組2）極距定義：所謂極距是指相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電樞表面之間的距離。極距示意圖直流電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖任務(wù)三直流電機(jī)的電樞繞組3）繞組的節(jié)距電樞繞組各元件是通過換向片按一定的方式連接起來的，其連接規(guī)律由節(jié)距決定。定義：所謂節(jié)距是指被連接起來的兩個(gè)繞組元件邊或換向片之間的距離。電樞繞組的節(jié)距任務(wù)三直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組特點(diǎn)：同一元件的兩個(gè)出線端分別連接到相鄰的兩個(gè)換向片上，即換向片節(jié)距，相鄰元件通過換向片依次相連，從而組成整個(gè)閉合繞組，后一個(gè)元件的端部緊緊前一個(gè)元件的端部上，故稱這種繞組為單疊繞組。（1）計(jì)算節(jié)距（2）連接元件（3）畫磁極和電刷任務(wù)三直流電機(jī)的電樞繞組單疊繞組展開圖任務(wù)三直流電機(jī)的電樞繞組單疊繞組元件連接次序表

單疊繞組并聯(lián)支路圖任務(wù)三直流電機(jī)的電樞繞組任務(wù)三直流電機(jī)的電樞繞組三、單波繞組單波繞組的連接特點(diǎn)是每個(gè)元件兩端所連接的兩個(gè)換向片相距較遠(yuǎn)，兩元件串聯(lián)后形成波浪形，故稱單波繞組。為了使繞組能夠連續(xù)繞下去，當(dāng)順著所有串聯(lián)元件繞過電樞外圓一周，經(jīng)過個(gè)串聯(lián)的元件后，最后一個(gè)元件的尾端應(yīng)落在與起始的換向片相鄰的位置。任務(wù)三直流電機(jī)的電樞繞組單波繞組展開圖任務(wù)三直流電機(jī)的電樞繞組單波繞組元件連接次序表

單波繞組并聯(lián)支路圖任務(wù)三直流電機(jī)的電樞繞組以上分析可知：在電機(jī)的極對(duì)數(shù)大于1對(duì)時(shí)，元件數(shù)以及導(dǎo)線的截面積相同的情況下，對(duì)于單疊繞組，并聯(lián)支路數(shù)多，單條支路里的元件數(shù)少，適用于較低電壓、較大電流的電機(jī)；對(duì)于單波繞組，并聯(lián)支路數(shù)恒等于2，每條支路里的元件數(shù)較多，適用于較高電壓、較小電流的電機(jī)。THANKYOU任務(wù)四

直流電機(jī)的磁場任務(wù)四直流電機(jī)的磁場從直流電機(jī)基本工作原理可知，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，其必要條件之一是必須具有氣隙磁場。因此，必須在直流電機(jī)主磁極的勵(lì)磁繞組中通以勵(lì)磁電流來產(chǎn)生磁動(dòng)勢，以產(chǎn)生氣隙磁場。電樞繞組切割氣隙磁場而感應(yīng)電動(dòng)勢；或者由電樞電流與氣隙磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換.任務(wù)四直流電機(jī)的磁場主磁場當(dāng)直流電機(jī)空載時(shí)，對(duì)于發(fā)電機(jī)，電刷輸出端不接負(fù)載，電樞電流為零；對(duì)于電動(dòng)機(jī)，軸上不帶機(jī)械負(fù)載，其電樞電流接近于零，這時(shí)的氣隙磁場只是由主磁場的勵(lì)磁繞組產(chǎn)生，稱為空載磁場，又稱主磁場。直流電機(jī)空載磁場任務(wù)五直流電機(jī)的磁場主磁通當(dāng)勵(lì)磁繞組通以勵(lì)磁電流時(shí)，產(chǎn)生磁動(dòng)勢

，

其產(chǎn)生的磁通大部分經(jīng)主磁極、氣隙、電樞鐵心、電樞磁軛及定子磁軛構(gòu)成閉合磁路。這部分磁通同時(shí)經(jīng)過勵(lì)磁繞組和電樞繞組，能在電樞繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，在電機(jī)軸上產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱為主磁通，用

表示。漏磁通磁動(dòng)勢產(chǎn)生的一部分磁通只經(jīng)過勵(lì)磁繞組，在電樞繞組中不能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，在電機(jī)軸上不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，這部分磁通稱為漏磁通，用

表示。主磁通磁路所走的路徑氣隙較小，磁阻較小。而漏磁通磁路所走的氣隙較大，磁阻較大。所以，在同樣的磁動(dòng)勢作用下，漏磁通要比主磁通小得多。任務(wù)四直流電機(jī)的磁場電樞磁場定義：直流電機(jī)帶有負(fù)載時(shí)，電樞繞組中有電流通過，電樞繞組的電流也會(huì)產(chǎn)生磁場，稱為電樞磁場。電樞磁場分布：電樞磁場沿電樞表面的分布情況，與電樞電流的分布情況有關(guān)。直流電機(jī)負(fù)載磁場任務(wù)四直流電機(jī)的磁場電樞反應(yīng)直流電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，電樞磁場會(huì)對(duì)主極磁場產(chǎn)生影響，這種影響稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)是直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的橋梁。當(dāng)直流電機(jī)的電刷在幾何中性線時(shí)，電樞反應(yīng)使氣隙磁場發(fā)生畸變，每個(gè)磁極下，主磁場的一半被削弱，另一半被加強(qiáng)；在磁路飽和時(shí)，還會(huì)對(duì)主磁極起去磁作用。任務(wù)四直流電機(jī)的磁場直流電機(jī)的勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)4類。（a）他勵(lì)

（b）并勵(lì)

（c）串勵(lì)

（d）復(fù)勵(lì)

（e）復(fù)勵(lì)他勵(lì)電機(jī)他勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別由兩個(gè)不同的電源供電，這兩個(gè)電源的電壓可以相同，也可以不同。勵(lì)磁電流的大小決定于勵(lì)磁電源的電壓和勵(lì)磁回路的電阻，與電機(jī)的電樞電壓及負(fù)載基本無關(guān)。用永久磁鐵作主磁極的電機(jī)可當(dāng)作他勵(lì)電機(jī)。任務(wù)四直流電機(jī)的磁場任務(wù)四直流電機(jī)的磁場并勵(lì)電機(jī)并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由同一電源供電。勵(lì)磁電流一般為額定電流的5%，要產(chǎn)生足夠大的磁通，需要有較多的匝數(shù)，所以并勵(lì)繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線較細(xì)。并勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)一般用于恒壓系統(tǒng)。中小型直流電機(jī)多為并勵(lì)式。任務(wù)四直流電機(jī)的磁場串勵(lì)電機(jī)串勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。勵(lì)磁電流與電樞電流相同，數(shù)值較大，因此，串勵(lì)繞組匝數(shù)很少，導(dǎo)線較粗。串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)常用于要求很大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩且轉(zhuǎn)速允許有較大變化的負(fù)載。任務(wù)四直流電機(jī)的磁場復(fù)勵(lì)電機(jī)復(fù)勵(lì)電機(jī)至少有兩個(gè)繞組勵(lì)磁，其中之一是串勵(lì)繞組，其他為他勵(lì)（或并勵(lì)）繞組。通常他勵(lì)（或并勵(lì)）繞組起主要作用，串勵(lì)繞組起輔助作用。若串勵(lì)繞組和他勵(lì)（或并勵(lì)）繞組的磁動(dòng)勢方向相同，稱為積復(fù)勵(lì)。若串勵(lì)繞組和并勵(lì)（或他勵(lì)）繞組的磁動(dòng)勢方向相反，稱為差復(fù)勵(lì)。任務(wù)四直流電機(jī)的磁場直流電機(jī)各類繞組接線后，其引出線的端頭要加以標(biāo)記，各繞組線端的符號(hào)如表所示。注腳“1”是始端，為正極；“2”是末端，為負(fù)極。繞組名稱電樞繞組換向極繞組補(bǔ)償繞組串勵(lì)繞組并勵(lì)繞組他勵(lì)繞組線端名稱A1A2B1B2C1C2D1D2E1E2F1F2

直流電機(jī)各繞組線端的符號(hào)THANKYOU任務(wù)五

直流電機(jī)的換向任務(wù)五

直流電機(jī)的換向

一、換向概述

定義：直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，隨著電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)，電樞繞組元件從一條支路經(jīng)過電刷進(jìn)入另一條支路，由于相鄰支路中的電流方向是相反的，所以元件中的電流方向隨之改變，這個(gè)過程稱為換向過程，簡稱為換向。任務(wù)五

直流電機(jī)的換向換相的意義：“換向”是裝有換向器電機(jī)運(yùn)行時(shí)的薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)電機(jī)正常運(yùn)行有很大的影響，也是評(píng)定電機(jī)質(zhì)量優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)之一。如果電機(jī)換向不良，將在電刷和換向器之間產(chǎn)生電火花，嚴(yán)重時(shí)將燒毀電刷，導(dǎo)致電機(jī)不能正常運(yùn)行。由于牽引電機(jī)特殊的工作條件，其換向更為困難。任務(wù)五

直流電機(jī)的換向任務(wù)五直流電機(jī)的換向直流電機(jī)的換向過程二、換向過程為了分析簡單，忽略換向片之間的絕緣并假設(shè)電刷寬度等于換向片寬度。任務(wù)五直流電機(jī)的換向直流電機(jī)的火花等級(jí)任務(wù)五直流電機(jī)的換向改善直流電機(jī)換向的方法

1.選用合適的電刷（1）在同一臺(tái)電機(jī)中，必須采用相同牌號(hào)的電刷。（2）電刷應(yīng)仔細(xì)研磨吻合，保持清潔以及電刷和刷握間有適當(dāng)間隙。（3）在正常使用中，溫度升高會(huì)使電刷接觸壓降減小。（4）一臺(tái)電機(jī)上各電刷壓力必須均勻。任務(wù)五直流電機(jī)的換向產(chǎn)生火花的原因是多方面的，除電磁方面的原因外，還有機(jī)械方面的原因，如換向器偏心、換向片間絕緣突出、電刷與換向片接觸不良等。此外還有化學(xué)方面的原因，如換向器表面的氧化膜被破壞。任務(wù)五直流電機(jī)的換向

2.裝設(shè)換向極（1）換向極繞組連結(jié)。（2）換向極磁路處于低飽和狀態(tài)。（3）換向極極性的確定。電動(dòng)機(jī)：換向極極性應(yīng)與沿旋轉(zhuǎn)方向前面的主極極性相反。發(fā)電機(jī)：換向極極性應(yīng)與沿旋轉(zhuǎn)方向前面的主極極性相同。換向極安裝在幾何中性線上3.防止環(huán)火的措施環(huán)火是直流電機(jī)最嚴(yán)重的故障之一。分析環(huán)火產(chǎn)生的原因及如何采取措施防止電機(jī)發(fā)生環(huán)火，對(duì)保證直流電機(jī)安全運(yùn)行有著非常重要的意義。防止環(huán)火的措施是在主磁極上安裝補(bǔ)償繞組，從而抵消電樞反應(yīng)的影響。補(bǔ)償繞組應(yīng)與電樞繞組串聯(lián)，使其產(chǎn)生的磁動(dòng)勢恰恰能抵消電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢。當(dāng)電機(jī)帶負(fù)載后，電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢被抵消，就不會(huì)使氣隙磁通密度曲線發(fā)生畸變，從而可以避免出現(xiàn)環(huán)火現(xiàn)象。補(bǔ)償繞組裝在主磁極極靴里。任務(wù)五直流電機(jī)的換向任務(wù)五直流電機(jī)的換向安裝補(bǔ)償繞組后，換向極的負(fù)擔(dān)減輕了，有利于改善換向。THANKYOU任務(wù)七

直流電機(jī)的基本方程任務(wù)六直流電機(jī)的基本方程直流電機(jī)的基本方程包括電壓平衡方程、電磁轉(zhuǎn)矩平衡方程和功率平衡方程。直流電機(jī)的基本方程將直流電機(jī)中電、磁、機(jī)械等物理量聯(lián)系起來，符合電學(xué)、力學(xué)及能量守恒定律。直流電機(jī)的基本方程是分析直流電機(jī)運(yùn)行特性的基礎(chǔ)。任務(wù)六直流電機(jī)的基本方程一、電動(dòng)勢平衡方程式發(fā)電機(jī)：電樞繞組接負(fù)載后，感應(yīng)電動(dòng)勢驅(qū)動(dòng)電流流動(dòng)，電樞電流與感應(yīng)電動(dòng)勢同方向；電動(dòng)機(jī)：電樞繞組經(jīng)電刷外接電源，外加電壓驅(qū)動(dòng)電流流動(dòng)，電樞電流與電源電壓同方向，感應(yīng)電動(dòng)勢與電樞電流方向相反，稱為反電動(dòng)勢。任務(wù)六直流電機(jī)的基本方程任務(wù)六直流電機(jī)的基本方程任務(wù)六直流電機(jī)的基本方程二、電樞電動(dòng)勢電樞電動(dòng)勢是指直流電機(jī)正、負(fù)電刷之間的感應(yīng)電動(dòng)勢，也就是每個(gè)支路里的感應(yīng)電動(dòng)勢。當(dāng)電機(jī)的氣隙中有磁場存在，且電樞旋轉(zhuǎn)使電樞導(dǎo)體切割磁力線時(shí)，在電樞繞組中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，可根據(jù)電磁感應(yīng)定律求得，方向可用右手定則判定。任務(wù)六直流電機(jī)的基本方程三、電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組通過電流時(shí)，在磁場中將受到電磁力的作用，電磁力在電樞軸上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩的大小，可根據(jù)電磁力定律求得，方向可用左手定則判定。制造好的直流電機(jī)其電磁轉(zhuǎn)矩僅與電樞電流和氣隙磁通成正比。在電動(dòng)機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩是動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，在發(fā)電機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩是阻力轉(zhuǎn)矩。任務(wù)六直流電機(jī)的基本方程任務(wù)六直流電機(jī)的基本方程四、直流電機(jī)的損耗電機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的裝置，因而功率關(guān)系是電機(jī)運(yùn)行中最基本的關(guān)系。電機(jī)運(yùn)行過程中，存在輸入功率、輸出功率和各種損耗，它們之間應(yīng)滿足能量守恒定律。銅損耗是由于電機(jī)的各種繞組中流過電流而產(chǎn)生的電阻損耗，銅耗與電流平方成正比，隨著電機(jī)的負(fù)載變化，稱為可變損耗。銅耗包括電樞繞組、勵(lì)磁繞組、換向極繞組、補(bǔ)償繞組的銅耗和電刷與換向器接觸電阻產(chǎn)生的損耗。銅耗將引起繞組及換向器發(fā)熱。任務(wù)六直流電機(jī)的基本方程鐵耗和機(jī)械損耗在電機(jī)空載時(shí)就存在，其大小與電機(jī)負(fù)載（電樞電流）無關(guān)，合稱為空載損耗（又稱不變損耗）。產(chǎn)生附加損耗的原因很多，諸如：電樞反應(yīng)使氣隙磁場畸變而引起鐵耗的增加；電樞表面電流分布不均而引起銅耗的增加等。附加損耗中一部分空載時(shí)已存在，另一部分隨負(fù)載而變化。附加損耗一般不易計(jì)算，而估計(jì)為電機(jī)輸出功率的0.5%～1%。任務(wù)六直流電機(jī)的基本方程THANKYOU任務(wù)七

直流電機(jī)的工作特性和機(jī)械特性任務(wù)提出與目標(biāo)A直流電動(dòng)機(jī)工作特性B直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性C比較不同勵(lì)磁方式的電動(dòng)機(jī)特性D目錄CONTENTSPart第一章01任務(wù)提出與任務(wù)目標(biāo)任務(wù)七直流電機(jī)的工作特性和機(jī)械特性1.任務(wù)提出為了保證電機(jī)能夠可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，在設(shè)計(jì)和制造電機(jī)時(shí)，必須保證電機(jī)的性能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性就反映了這些技術(shù)指標(biāo)的變化規(guī)律。2.任務(wù)目標(biāo)了解直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性；

比較不同勵(lì)磁方式電動(dòng)機(jī)的特性。Part第一章02直流電動(dòng)機(jī)工作特性任務(wù)七直流電機(jī)的工作特性和機(jī)械特性

一、直流電動(dòng)機(jī)工作特性直流電動(dòng)機(jī)的工作特性是指供給電機(jī)額定電壓UN、額定勵(lì)磁電流Ifn時(shí)，轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流之間的關(guān)系，轉(zhuǎn)矩與負(fù)載電流之間的關(guān)系及效率與負(fù)載電流之間的關(guān)系。這三個(gè)關(guān)系分別稱為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性、轉(zhuǎn)矩特性和效率特性。不同勵(lì)磁方式的直流電機(jī)其工作特性不同。1.他勵(lì)（并勵(lì)）工作特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性與并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性相似。任務(wù)八直流電機(jī)的工作特性和機(jī)械特性1.他勵(lì)（并勵(lì)）工作特性轉(zhuǎn)速特性：如果忽略電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)，則轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流按線性關(guān)系變化，當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，轉(zhuǎn)速有所下降。任務(wù)八直流電機(jī)的工作特性和機(jī)械特性轉(zhuǎn)矩特性：在忽略電樞反應(yīng)的情況下電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比；若考慮電樞反應(yīng)使主磁通略有下降，電磁轉(zhuǎn)矩上升的速度比電流上升的速度要慢一些，曲線的斜率略有下降。1.他勵(lì)（并勵(lì)）工作特性任務(wù)八直流電機(jī)的工作特性和機(jī)械特性

1.他勵(lì)（并勵(lì)）工作特性效率特性：電動(dòng)機(jī)在實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的過程中，會(huì)引起損耗，效率特性曲線的形狀取決于不變損耗（空載損耗）和可變損耗之間的比例關(guān)系。當(dāng)不變損耗等于可變損耗時(shí)，電機(jī)效率最高。任務(wù)八直流電機(jī)的工作特性和機(jī)械特性2.串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)，轉(zhuǎn)速較大，負(fù)載電流增加，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速下降，當(dāng)負(fù)載電流趨于零時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速趨于無窮大。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不可以空載或在輕載下運(yùn)行注意：Part第一章03直流電機(jī)的機(jī)械特性任務(wù)八直流電機(jī)的工作特性和機(jī)械特性二、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在電動(dòng)機(jī)的電樞電壓、勵(lì)磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。由于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都是機(jī)械量，所以把它稱為機(jī)械特性。

機(jī)械特性方程式也可用轉(zhuǎn)速特性代替。任務(wù)八直流電機(jī)的工作特性和機(jī)械特性

二、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與轉(zhuǎn)速特性具有相似的形狀，他勵(lì)（并勵(lì)）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是一條略有下降的直線。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是雙曲線的一只。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性介于他勵(lì)電動(dòng)機(jī)和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)之間。他勵(lì)和并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化較小為硬特性，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載變化較大為軟特性。THANKYOU任務(wù)八直流牽引電機(jī)在電動(dòng)車組中的應(yīng)用任務(wù)八直流牽引電機(jī)在電動(dòng)車組中的應(yīng)用和制動(dòng)一、直流電動(dòng)機(jī)的特性控制城市軌道交通車輛的牽引動(dòng)力要求負(fù)載轉(zhuǎn)矩可以在較大范圍內(nèi)變動(dòng)，具有軟特性的串勵(lì)電機(jī)應(yīng)用比較廣泛。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)速是滿載轉(zhuǎn)速的好幾倍，其特性為雙曲線，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，速度便自動(dòng)降低，功率輸出可以保持恒定，由電網(wǎng)供電的功率也保持在穩(wěn)定的數(shù)值而不致有大的波動(dòng)。任務(wù)八直流牽引電機(jī)在電動(dòng)車組中的應(yīng)用和制動(dòng)采用積復(fù)勵(lì)和他勵(lì)電機(jī)，可以使動(dòng)車主電路更為簡單。如果保證電樞電流總是與勵(lì)磁電流相等，即Ia＝If，則電樞繞組和勵(lì)磁繞組分?jǐn)嗟乃麆?lì)電動(dòng)機(jī)將具有串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁特性。也就是說，只要?jiǎng)?lì)磁電流If是隨著電樞電流Ia的變化而變化，勵(lì)磁方式是他勵(lì)的電動(dòng)機(jī)，就可以具有串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性。他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)二、直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向取決于電磁轉(zhuǎn)矩方向，而電磁轉(zhuǎn)矩的方向取決于磁通與電樞電流相互作用的方向。故實(shí)際改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的方法有兩種：（1）改變磁通（即勵(lì)磁電流）的方向，可改變電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。（2）改變電樞電流的方向，可改變電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。若同時(shí)改變磁通方向及電樞電流的方向，則直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向維持不變。直流（脈流）牽引電動(dòng)機(jī)常采用勵(lì)磁繞組反接法來改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。任務(wù)八直流牽引電機(jī)在電動(dòng)車組中的應(yīng)用和制動(dòng)對(duì)于城市軌道交通車輛，常采用單獨(dú)改變牽引電動(dòng)機(jī)電樞電流方向的方法。任務(wù)八直流牽引電機(jī)在電動(dòng)車組中的應(yīng)用和制動(dòng)電動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的過程稱為起動(dòng)過程。在電動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)載不變的條件下，用人為方法調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速稱為調(diào)速。起動(dòng)和調(diào)速是應(yīng)用電動(dòng)機(jī)必須解決的問題，起動(dòng)的實(shí)質(zhì)都是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式均適用。電動(dòng)車組運(yùn)行過程中，有時(shí)需要盡快使?fàn)恳姍C(jī)停轉(zhuǎn)或從高速運(yùn)行轉(zhuǎn)換到低速運(yùn)行；下坡時(shí)，需要限制牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以控制機(jī)車的速度。需要在牽引電機(jī)軸上加一個(gè)與轉(zhuǎn)向相反的轉(zhuǎn)矩（制動(dòng)轉(zhuǎn)矩）來實(shí)現(xiàn)，稱為牽引電機(jī)的制動(dòng)。任務(wù)八直流牽引電機(jī)在電動(dòng)車組中的應(yīng)用三、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中不僅轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，而且轉(zhuǎn)矩、電流等也發(fā)生變化。如果直接加額定電壓起動(dòng)，起動(dòng)電流很大，可達(dá)到額定電流的十幾倍。這樣大的起動(dòng)電流將帶來以下不良影響：（1）使電動(dòng)機(jī)換向惡化，產(chǎn)生嚴(yán)重的火花，導(dǎo)致電刷和換向器表面燒損。（2）產(chǎn)生很大的電磁轉(zhuǎn)矩，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)機(jī)械受到強(qiáng)烈沖擊而損壞。（3）使電網(wǎng)電壓波動(dòng)，影響供電的穩(wěn)定性。在起動(dòng)時(shí)必須設(shè)法限制起動(dòng)電流。除了個(gè)別容量很小的電動(dòng)機(jī)外，一般直流電動(dòng)機(jī)是不允許直接起動(dòng)