《電工與電子技術(shù)》課件-直流電機

直流電機的結(jié)構(gòu)與工作原理一、直流電機特點電源類型直流電機交流電機刷電機無刷電機直流有刷電機是最基礎(chǔ)的電機，它具有啟動快制動及時、可在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速、控制電路相對簡單等特點。二、直流電機結(jié)構(gòu)直流電機的結(jié)構(gòu)和原理直流電機里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過轉(zhuǎn)子上的線圈產(chǎn)生安培力，當(dāng)轉(zhuǎn)子上的線圈與磁場平行時，再繼續(xù)轉(zhuǎn)受到的磁場方向?qū)⒏淖?；因此此時轉(zhuǎn)子末端的電刷跟轉(zhuǎn)換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產(chǎn)生的洛倫茲力方向不變，所以電機能保持一個方向轉(zhuǎn)動。由于換相器與轉(zhuǎn)子固定在一起，而電刷與外殼固定在一起，電動機轉(zhuǎn)動時刷與換相器不斷的發(fā)生摩擦產(chǎn)生大量的阻力與熱量。所以有刷電機的效率低下，損耗非常大。但是它同樣具有制造簡單，成本低廉的優(yōu)點三、直流電機的勵磁方式大型直流電機大多利用電磁鐵在線圈中通電流來產(chǎn)生磁場。電機中專門為產(chǎn)生磁場而設(shè)置的線圈組稱為勵磁繞組。勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。根據(jù)勵磁方式的不同，直流電機可分為下列幾種類型：三、直流電機的勵磁方式1．他勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關(guān)系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機。永磁直流電機也可看作他勵直流電機。2．并勵直流電機并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，作為并勵發(fā)電機來說是電機本身發(fā)出來的端電壓為勵磁繞組供電；作為并勵電動機來說勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。三、直流電機的勵磁方式3．串勵直流電機串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源。這種直流電機的勵磁電流就是電樞電流。4．復(fù)勵直流電機復(fù)勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組。若串勵繞組產(chǎn)生的磁通勢與并勵繞組產(chǎn)生的磁通勢方向相同稱為積復(fù)勵。若兩個磁通勢方向相反，則稱為差復(fù)勵。三、直流電機的勵磁方式不同勵磁方式的直流電機有著不同的特性1、串勵啟動和過載能力較大，轉(zhuǎn)速隨負載變化明顯?？蛰d轉(zhuǎn)速過高，俗稱“飛車”。2、并勵轉(zhuǎn)速基本恒定，一般用于轉(zhuǎn)速變化較小的負載。3、復(fù)勵以并勵為主的復(fù)勵電機具有較大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速變化不大，多用于機床等。以串勵為主的復(fù)勵電機具有接近串勵電機特性，但無“飛車”危險。三、直流電機的勵磁方式不同勵磁方式的直流電機有著不同的特性4、他勵勵磁回路單獨供電的電機，用于需要寬調(diào)速的系統(tǒng)。直流電動機并勵式串勵式復(fù)勵式直流發(fā)電機他勵式并勵式復(fù)勵式四、永磁無刷直流電動機直流電機優(yōu)點起動和調(diào)速性能好，調(diào)速范圍廣平滑，過載能力較強，受電磁干擾影響小等。直流電機缺點主要是碳刷會磨損需要定期維護；機械式換向產(chǎn)生火花，限制了應(yīng)用場合；在一些需要防爆的場合都無法使用。四、永磁無刷直流電動機五、直流電機調(diào)速電動機調(diào)速是指電動機在一定負載的條件下，根據(jù)需要，人為地改變電動機的轉(zhuǎn)速。直流電動機可以在重負載條件下，實現(xiàn)均勻、平滑的無級調(diào)速而且調(diào)速范圍較寬。六、直流電機的調(diào)速方法直流變頻現(xiàn)在直流變頻技術(shù)這個名詞非?；鸨?，經(jīng)常能在各種家電廣告中聽到這個詞，那么到底直流變頻技術(shù)是怎么回事呢？直流電怎么還有頻率呢？其實，這個詞最早是有人將需要電子換向的無刷直流電機的自控變頻調(diào)速系統(tǒng)簡稱為“直流變頻”，再加上為了區(qū)別于交流變頻技術(shù)，久而久之這個稱呼就流傳起來了。七、永磁無刷電動機的發(fā)展前景永磁無刷電機現(xiàn)在已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用在新能源汽車等各種領(lǐng)域，它不僅解決了傳統(tǒng)直流電機的很多問題，還保留了直流電機的很多優(yōu)點。將來永磁無刷電機的發(fā)展主要在這幾方面：1.更高的節(jié)能效果永磁同步電動機采用永磁體勵磁，無需勵磁電流，所以可以顯著提高功率因數(shù)定子電流小，轉(zhuǎn)子無銅耗。比一般的異步電動機效率提高2%~8%，尤其輕載運行節(jié)能效果顯著。2.可滿足對大啟動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)的要求。七、永磁無刷電動機的發(fā)展前景3.低速驅(qū)動的需求為了提高控制精度，減少震動噪音，也為了大轉(zhuǎn)矩驅(qū)動要求，近年來對低速電動機的需求不斷增長，如：電梯拖動用永磁同步曳引機，轉(zhuǎn)矩提高十幾倍，取消了龐大的齒輪箱，通過曳引輪直接拖動轎廂，明顯減小了噪音和震動；4.高功率密度的要求艦船、車輛受體積限制，要求電動機要有高功率密度、高轉(zhuǎn)矩密度。永磁同步電動機由于無需勵磁繞組，空間結(jié)構(gòu)小，高性能的汝鐵硼永磁材料具有高剩余磁感應(yīng)強度和高矯頑力。七、永磁無刷電動機的發(fā)展前景5.運動控制系統(tǒng)的要求目前電氣傳動系統(tǒng)已經(jīng)從簡單的速度控制發(fā)展到運動軌跡控制，由于永磁同步電動機比異步電動機更容