《CH直流電機》課件

直流電機直流電機是一種將電能轉換為機械能的裝置，廣泛應用于各種機械設備中，如電動汽車、工業(yè)機械等。WD課程簡介課程內容本課程涵蓋直流電機結構、工作原理、分類、速度調速、勵磁方式和應用等關鍵內容。學習目標掌握直流電機基本知識、理解工作原理、熟悉常見應用場景。實踐應用通過理論學習和實踐操作，提升對直流電機的理解和應用能力。學習目標了解直流電機的基本結構包括定子、轉子、換向器和集電環(huán)等關鍵部件。掌握直流電機的工作原理了解洛倫茲力、轉矩產生和電磁感應等基本概念。熟悉直流電機的分類包括按勵磁方式分類和按轉矩-速度特性分類。學習直流電機的速度調速方法例如改變電機勵磁、改變負載阻抗和改變供電電壓等方法。1.直流電機的基本結構定子定子是直流電機的靜止部分，包含機殼、磁極和勵磁繞組。轉子轉子是直流電機的旋轉部分，包含電樞、電樞繞組、換向器和刷子。換向器換向器將直流電引入電樞繞組，并改變電流方向，使電機能夠持續(xù)旋轉。集電環(huán)集電環(huán)將直流電從外部電源傳輸到勵磁繞組，為定子磁場提供能量。1.1定子直流電機定子是電機中固定不動的部分，主要由機座、磁極和磁軛組成。機座是支撐整個電機并固定磁極的框架。磁極是用來產生磁場的部件，通常由鐵芯和線圈組成。磁軛是連接磁極并引導磁力線的部件。1.2轉子轉子是直流電機的旋轉部分，通常由鐵芯和繞組組成。轉子鐵芯通常由硅鋼片疊壓而成，以減少渦流損耗。轉子繞組是由導線繞制在轉子鐵芯上的，它連接到換向器，用于產生轉矩。轉子繞組可以是波繞組或鏈繞組，波繞組具有更好的換向性能，但鏈繞組的制造更簡單。轉子繞組的電流方向隨著電機旋轉而改變，從而產生一個旋轉磁場，與定子磁場相互作用，產生轉矩。1.3換向器換向器是直流電機中不可缺少的一部分，它將轉子繞組中的交流電流轉化為直流電流，從而使電機能夠持續(xù)穩(wěn)定地運轉。換向器由多個絕緣銅片組成，每個銅片與一個轉子繞組相連，通過刷子接觸換向器，完成電流的轉換。換向器是直流電機的關鍵部件之一，它的性能直接影響著電機的工作效率和壽命。在選擇換向器時，需要考慮其材料、尺寸、形狀、絕緣性能等因素。1.4集電環(huán)集電環(huán)的作用集電環(huán)用于將外部電源的電流傳遞給轉子，為轉子繞組提供直流電源。集電環(huán)的結構集電環(huán)通常由銅或銀制成，并安裝在電機軸上。它們與電刷接觸，形成電流的通路。集電環(huán)的工作原理當轉子旋轉時，集電環(huán)與電刷之間保持良好的接觸，保證電流的穩(wěn)定傳遞。2.直流電機的工作原理11.電磁感應當轉子繞組通電后，會產生磁場，與定子磁場相互作用，產生轉矩，使轉子旋轉。22.洛倫茲力轉子導體在磁場中運動，會受到洛倫茲力的作用，推動轉子旋轉。33.電動勢產生轉子切割定子磁力線，會產生感應電動勢，稱為反電動勢，與電源電壓方向相反。44.功率平衡電源提供的電能一部分轉化為機械能，另一部分轉化為熱能，維持電機運轉。2.1洛倫茲力電流和磁場當電流在磁場中流動時，電流會受到力的作用。這種力被稱為洛倫茲力，它是磁場對運動電荷的作用力。力的方向洛倫茲力的方向與電流方向和磁場方向垂直。它可以用右手定則來確定。力的強度洛倫茲力的強度取決于電流強度、磁場強度以及電流和磁場方向之間的夾角。2.2轉矩產生磁場作用電流通過導體，并在磁場中受到力的作用。轉動方向力的方向取決于電流方向和磁場方向，決定轉子的旋轉方向。轉矩大小轉矩的大小由電流強度、磁場強度和導體長度決定。2.3電磁感應轉子旋轉時，切割磁力線產生感應電動勢。感應電動勢的大小與轉速、磁場強度成正比。感應電動勢的方向與轉動方向和磁場方向有關。感應電動勢阻礙轉子旋轉，稱為反電動勢。3.直流電機的分類分類根據不同的特點和用途，直流電機可以被分為不同的類別。勵磁方式直流電機根據勵磁方式的不同，可以分為串勵、并勵、復勵和他勵等。轉矩-速度特性直流電機根據轉矩和速度之間的關系，可以分為恒功率、恒轉矩和恒速三種類型。3.1按勵磁方式分類11.他勵勵磁繞組獨立供電，與電樞繞組無關，勵磁電流可單獨調節(jié)。22.自勵勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)，勵磁電流取決于電樞電流。33.復勵勵磁繞組同時采用串聯(lián)和并聯(lián)兩種連接方式，結合了兩種勵磁方式的特性。3.2按轉矩-速度特性分類恒轉矩特性轉矩保持恒定，速度隨負載變化。恒功率特性功率保持恒定，轉矩與速度成反比?；旌咸匦越Y合恒轉矩和恒功率特性，適用于各種負載。4.直流電機的速度調速11.改變電機勵磁勵磁電流影響磁場強度，進而影響電機的轉速。通過改變勵磁電流，可以調節(jié)電機轉速。22.改變負載阻抗負載阻抗的變化會影響電機電流，進而影響電機轉矩和轉速。33.改變供電電壓電機轉速與供電電壓成正比，改變供電電壓可以有效調節(jié)電機轉速。4.1改變電機勵磁1勵磁電流與轉速勵磁電流增加，磁場增強，轉速下降。2勵磁電流與轉矩勵磁電流增加，磁場增強，轉矩增加。3速度控制方法通過改變勵磁電流，可以實現(xiàn)對直流電機的速度控制。4.2改變負載阻抗改變負載阻抗是直流電機調速的一種常用方法。通過調整負載的大小來改變電機的負載阻抗，從而影響電機的轉速。1負載阻抗增加轉速降低2負載阻抗降低轉速升高負載阻抗越大，電機轉速越低，反之則越高。例如，當電機帶動一個重物時，負載阻抗增加，電機轉速就會降低。當電機帶動一個輕物時，負載阻抗降低，電機轉速就會升高。4.3改變供電電壓原理通過改變電機兩端的電壓，從而改變電機轉速。電壓越高，轉速越快。方法使用可控硅等電力電子器件來調節(jié)直流電機供電電壓。應用應用于需要精確控制電機速度的場合，例如機床、機器人等。優(yōu)點控制簡單，成本低廉，適用于各種直流電機。5.直流電機的勵磁方式勵磁方式指為直流電機提供磁場的方法。串勵并勵復勵串勵勵磁繞組與電樞串聯(lián)，勵磁電流等于電樞電流。并勵勵磁繞組與電樞并聯(lián)，勵磁電流由電源直接供給。復勵勵磁繞組既有串聯(lián)部分，也有并聯(lián)部分，結合串勵和并勵的優(yōu)點。5.1串勵勵磁串勵勵磁串勵勵磁是指勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，勵磁電流與電樞電流相同。串勵勵磁的特點是轉速隨負載電流變化而變化，無負載時轉速很高，但負載電流增大時轉速會降低。串勵電機串勵電機通常用于起動和加速負載，例如起重機和電動汽車的啟動電機。串勵電機具有高啟動轉矩的優(yōu)點，但由于其轉速不穩(wěn)定，因此不適用于要求恒速運行的場合。5.2并勵勵磁勵磁繞組連接勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接。轉速-負載特性轉速隨負載變化較小，穩(wěn)定性較好。應用領域廣泛應用于機床、泵、風機等機械設備。5.3復勵勵磁11.獨立勵磁獨立勵磁是指勵磁繞組與電樞繞組分別由不同的電源供電，勵磁電流不受電樞電流影響。22.串勵勵磁串勵勵磁是指勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，勵磁電流與電樞電流相同，兩者相互影響。33.并勵勵磁并勵勵磁是指勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，勵磁電流不受電樞電流影響。44.復勵勵磁復勵勵磁是指勵磁繞組包含串勵繞組和并勵繞組，結合了兩種勵磁方式的優(yōu)點。6.直流電機的應用工業(yè)生產直流電機廣泛應用于工業(yè)生產，例如起重機、傳送帶、機床等，為各種機械提供動力。家用電器直流電機也用于各種家用電器，例如吸塵器、攪拌機、洗衣機等，為我們的生活帶來便利。交通運輸直流電機在交通運輸領域也發(fā)揮著重要作用，例如電動汽車、火車、地鐵等，為人們提供高效、環(huán)保的出行方式。6.1工業(yè)生產重型機械直流電機在重型機械中應用廣泛，例如起重機、挖掘機、軋機等。其強大的扭矩和可調速性使其成為理想的動力源。物料搬運直流電機驅動傳送帶、起重機等設備，實現(xiàn)物料的自動化搬運，提高生產效率。自動化生產直流電機作為自動化生產線上的關鍵部件，驅動機械臂、機器人等設備，實現(xiàn)自動化生產，提高產品質量。6.2家用電器洗衣機直流電機用于洗衣機的滾筒，實現(xiàn)旋轉和脫水功能。吸塵器直流電機驅動吸塵器的吸塵口，提供強大的吸力。冰箱直流電機驅動冰箱的壓縮機，實現(xiàn)制冷功能。6.3交通運輸電動汽車直流電