《直流電機(jī)篇》課件

直流電機(jī)篇課程大綱直流電機(jī)簡(jiǎn)介直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)工作原理參數(shù)特性分類和應(yīng)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)效率電機(jī)選型維護(hù)與保養(yǎng)安全注意事項(xiàng)典型案例分析本章小結(jié)直流電機(jī)簡(jiǎn)介直流電機(jī)是一種將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)電磁裝置，是廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備、家用電器以及交通工具中的重要電機(jī)類型。直流電機(jī)的工作原理基于電磁感應(yīng)和電磁力，其結(jié)構(gòu)主要包括定子、轉(zhuǎn)子和換向器。直流電機(jī)具有轉(zhuǎn)速可調(diào)、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，但也存在體積較大、維護(hù)復(fù)雜等缺點(diǎn)。直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子通常由機(jī)座、磁極、勵(lì)磁繞組等構(gòu)成，用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子包括電樞、電樞繞組、換向器和軸等，它在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)。工作原理磁場(chǎng)直流電機(jī)通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，磁場(chǎng)由定子上的磁極產(chǎn)生。電樞電樞繞組位于轉(zhuǎn)子上，當(dāng)電流流過(guò)電樞繞組時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，與定子磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。換向器換向器通過(guò)改變電樞繞組中的電流方向，使電機(jī)保持持續(xù)旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定子定子由磁極和繞組組成，產(chǎn)生磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由電樞和換向器組成，與定子磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。電樞繞組電樞繞組是直流電機(jī)中最重要的部分之一，它由許多導(dǎo)線繞制而成，并連接在電樞鐵芯上。電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁力，推動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。電樞繞組的類型很多，根據(jù)導(dǎo)線的排列方式可以分為波繞組、環(huán)繞組等。根據(jù)繞組的連接方式可以分為并聯(lián)繞組、串聯(lián)繞組等。換向裝置換向器直流電機(jī)換向器由多個(gè)絕緣銅片組成，通過(guò)刷子與電樞繞組連接，將電樞電流反向，確保電機(jī)持續(xù)旋轉(zhuǎn)。刷子刷子是碳制品，與換向器接觸，通過(guò)導(dǎo)電并將電流傳遞給電樞繞組。電樞反應(yīng)電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)相互作用。影響電機(jī)磁場(chǎng)分布，改變氣隙磁場(chǎng)。影響電機(jī)轉(zhuǎn)矩、速度和效率。參數(shù)特性特性描述額定電壓電機(jī)正常工作時(shí)的電壓值額定電流電機(jī)正常工作時(shí)的電流值額定功率電機(jī)正常工作時(shí)輸出的機(jī)械功率額定轉(zhuǎn)速電機(jī)正常工作時(shí)的轉(zhuǎn)速效率電機(jī)輸出功率與輸入功率的比值轉(zhuǎn)矩電機(jī)軸上輸出的力矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)所需的轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩電機(jī)能夠輸出的最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)特性啟動(dòng)特性描述了直流電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)速變化情況調(diào)速特性1速度轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化2扭矩輸出扭矩隨負(fù)載變化3效率不同速度下的效率電機(jī)的勵(lì)磁方式他勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組在電路中是獨(dú)立的，可以通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)控制磁場(chǎng)強(qiáng)度。廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合，具有較好的性能和可靠性。自勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組在電路中是串聯(lián)的，由電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)勵(lì)磁電機(jī)，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但性能較差，不適合大功率電機(jī)。并勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組在電路中是并聯(lián)的，勵(lì)磁電流受電樞電壓影響，適合于需要快速調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。復(fù)勵(lì)勵(lì)磁繞組由串聯(lián)勵(lì)磁繞組和并聯(lián)勵(lì)磁繞組組成，兼具串聯(lián)和并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，適用于需要較高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和穩(wěn)定運(yùn)行的場(chǎng)合。分類和應(yīng)用1類別直流電機(jī)可分為永磁直流電機(jī)和勵(lì)磁直流電機(jī)兩種主要類別，每種類別都有其獨(dú)特的特點(diǎn)和應(yīng)用。2應(yīng)用從家用電器到工業(yè)設(shè)備，直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。例如，電動(dòng)汽車、電梯、機(jī)器人等。3優(yōu)勢(shì)直流電機(jī)具有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方便、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在許多應(yīng)用中成為首選。無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）是一種電動(dòng)機(jī)，它使用電子換向器而不是機(jī)械換向器。無(wú)刷直流電機(jī)通常比刷式直流電機(jī)更有效率，更可靠，壽命更長(zhǎng)。永磁直流電機(jī)永磁直流電機(jī)是使用永磁體作為勵(lì)磁源的直流電機(jī)，具有體積小、重量輕、效率高、無(wú)刷、可靠性高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種需要高性能、高可靠性的場(chǎng)合。步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它具有定位精度高、響應(yīng)速度快、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)的工作原理是利用電磁力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子按步進(jìn)方式旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、換向器和控制電路組成。伺服電機(jī)精確控制伺服電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)精確的位置、速度和扭矩控制，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化領(lǐng)域。廣泛應(yīng)用從工業(yè)機(jī)器人到數(shù)控機(jī)床，伺服電機(jī)在各種精密設(shè)備中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換將輸入電源轉(zhuǎn)換為電機(jī)所需的直流電控制單元控制電機(jī)的速度、扭矩和位置反饋系統(tǒng)監(jiān)控電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)并調(diào)整控制信號(hào)控制方式電壓控制改變直流電機(jī)繞組的電壓，從而調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。電流控制通過(guò)調(diào)節(jié)電流大小，可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。脈沖寬度調(diào)制(PWM)通過(guò)改變直流電壓的占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的精確控制。反饋控制使用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)速度和位置，并根據(jù)反饋信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。電機(jī)效率定義電機(jī)輸出機(jī)械功率與輸入電功率之比影響因素電機(jī)類型、負(fù)載、運(yùn)行狀態(tài)測(cè)量方法負(fù)載試驗(yàn)、測(cè)試儀器提高效率優(yōu)化設(shè)計(jì)、降低損耗、提高材料性能電機(jī)損耗銅損鐵損機(jī)械損附加損其他損直流電機(jī)損耗主要包括銅損、鐵損、機(jī)械損和附加損等。銅損是指電流在繞組中產(chǎn)生的熱量損耗，鐵損是指磁場(chǎng)變化在鐵芯中產(chǎn)生的熱量損耗，機(jī)械損是指摩擦和風(fēng)阻產(chǎn)生的熱量損耗，附加損是指其他方面的損耗。直流電機(jī)的損耗會(huì)影響其效率和性能，因此在設(shè)計(jì)和使用直流電機(jī)時(shí)需要考慮這些損耗因素。熱特性75溫度100功率50效率噪聲和振動(dòng)電機(jī)運(yùn)行噪聲直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定程度的噪聲，主要源于電磁力產(chǎn)生的振動(dòng)、軸承摩擦、風(fēng)扇噪音等。振動(dòng)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)影響其工作穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致故障發(fā)生?？刂拼胧┛梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)、降低轉(zhuǎn)速、提高軸承精度、合理設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)等方法來(lái)降低噪聲和振動(dòng)。電機(jī)選型功率根據(jù)負(fù)載的功率需求選擇電機(jī)功率，確保電機(jī)能夠滿足負(fù)載運(yùn)行的要求。轉(zhuǎn)速根據(jù)負(fù)載所需的轉(zhuǎn)速選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速，確保電機(jī)能夠達(dá)到預(yù)期的轉(zhuǎn)速。扭矩根據(jù)負(fù)載所需的扭矩選擇電機(jī)扭矩，確保電機(jī)能夠克服負(fù)載的阻力。工作環(huán)境考慮工作環(huán)境的溫度、濕度、振動(dòng)等因素，選擇合適的電機(jī)型號(hào)。維護(hù)與保養(yǎng)定期清潔保持電機(jī)表面清潔，避免灰塵和油污堆積，影響散熱效果。檢查磨損定期檢查電刷、軸承、線圈等部件的磨損情況，及時(shí)更換磨損部件。潤(rùn)滑保養(yǎng)根據(jù)電機(jī)類型，選擇合適的潤(rùn)滑油，定期進(jìn)行潤(rùn)滑保養(yǎng)，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命。安全注意事項(xiàng)1操作前檢查檢查電機(jī)、線路和連接是否完好，確保安全操作環(huán)境。2注意防護(hù)戴防護(hù)眼鏡、手套等防護(hù)裝備，防止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的碎片或電擊。3遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)部件電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不要靠近或觸摸運(yùn)動(dòng)部件，以免發(fā)生意外。4及時(shí)斷電維修或更換電機(jī)零件時(shí)，務(wù)必先斷開(kāi)電源，確保安全。典型案例分析通過(guò)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和案例分析，深入了解直流電機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)。例如：1.電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)2.工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3.自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)本章小結(jié)直流電機(jī)了解直流電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)和特性。應(yīng)