《直流電機講座》課件

直流電機講座簡介直流電機是將電能轉換為機械能的旋轉電機，廣泛應用于各種領域。直流電機具有結構簡單、控制方便、效率高等優(yōu)點。隨著科技的進步，直流電機不斷發(fā)展，在能源、交通、工業(yè)等領域發(fā)揮著重要作用。什么是直流電機直流電機是一種將電能轉換為機械能或將機械能轉換為電能的裝置。它依靠直流電來驅動轉子，并利用磁場產(chǎn)生旋轉力。直流電機廣泛應用于工業(yè)、交通、家用電器等領域。它具有結構簡單、效率高、控制方便等優(yōu)點，是重要的電力驅動設備。直流電機的基本結構直流電機主要由定子和轉子兩部分組成。定子是固定不動的部分，主要包括磁場系統(tǒng)和電刷。轉子是旋轉的部分，主要包括電樞、換向器和軸。定子產(chǎn)生的磁場與轉子上的電流相互作用，從而產(chǎn)生電磁力，推動轉子旋轉。電刷和換向器的作用是將外部直流電源連接到電樞繞組，并使電樞繞組中的電流方向隨著轉子的轉動而改變。直流電機的工作原理1電磁感應電流通過線圈產(chǎn)生磁場2磁場相互作用定子磁場與轉子磁場相互作用產(chǎn)生力矩3旋轉運動力矩驅動轉子旋轉直流電機的特性轉速-轉矩特性直流電機轉速與轉矩之間的關系，是電機的重要特性之一。它決定了電機在不同負載下的運行狀態(tài)。效率特性直流電機的效率是指電機輸出功率與輸入功率的比值。一般來說，直流電機的效率比較高。溫度特性直流電機在運行過程中會產(chǎn)生熱量，溫度過高會影響電機的壽命。因此，需要關注電機的溫度特性。直流電機的分類1永磁直流電機使用永久磁鐵作為勵磁源，結構簡單，效率高。2勵磁直流電機使用電磁鐵作為勵磁源，可通過調節(jié)勵磁電流來改變電機的轉速和轉矩。3無刷直流電機使用電子開關控制轉子磁場，結構緊湊，性能穩(wěn)定。永磁直流電機結構特點采用永久磁鐵代替勵磁繞組，結構簡單緊湊，體積小，重量輕。應用領域廣泛應用于汽車、機器人、航空航天等領域。效率優(yōu)勢效率高，運行可靠，維護簡單。勵磁直流電機勵磁直流電機使用獨立的勵磁繞組來產(chǎn)生磁場，可以通過調節(jié)勵磁電流來控制電機的轉速和轉矩。勵磁繞組可以是獨立供電的，也可以與電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)，這決定了電機的類型和特性。電樞反應電樞電流電樞電流產(chǎn)生的磁場與主磁場相互作用。磁場方向電樞磁場與主磁場疊加，改變了磁場分布。磁極偏移電樞磁場導致磁極在電機內(nèi)部發(fā)生偏移。直流電機的勵磁方式他勵勵磁繞組與電樞繞組獨立供電，勵磁電流不受電樞電流的影響。自勵勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)，勵磁電流受電樞電流的影響。串勵直流電機串聯(lián)勵磁電樞繞組與勵磁繞組串聯(lián)。轉速變化大負載增大，勵磁電流增強，轉速下降。啟動轉矩大勵磁電流隨負載電流變化，啟動轉矩大。并勵直流電機并勵直流電機并勵直流電機是將勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接的一種直流電機。優(yōu)點并勵直流電機的轉速穩(wěn)定性好，且起動轉矩也較大。應用并勵直流電機廣泛應用于各種機械設備，如機床、起重機、風機等。復勵直流電機優(yōu)點結合了串勵和并勵電機的優(yōu)點，具有良好的啟動性能、較高的效率和較寬的調速范圍。缺點結構較復雜，成本較高。應用廣泛應用于各種機械設備，如起重機、機床等。無刷直流電機結構特點無刷直流電機沒有傳統(tǒng)的電刷和換向器，依靠電子控制系統(tǒng)實現(xiàn)換向。應用優(yōu)勢運行可靠性高，壽命長，噪音低，效率高，應用廣泛。直流電機的調速方法電阻調速通過改變電樞回路中的電阻來調節(jié)電機的轉速。此方法簡單易行，但效率較低，且會產(chǎn)生大量的熱量。電壓調速通過改變電機電樞端的電壓來調節(jié)電機的轉速。此方法效率較高，但需要使用特殊的調速器。磁通調速通過改變電機勵磁電流來調節(jié)磁場強度，從而改變電機的轉速。此方法效率較高，但對電機性能有一定的影響。電阻調速原理通過改變電樞回路中的電阻值來改變電樞電流，從而改變電機的轉速。優(yōu)點結構簡單，成本低廉，易于實現(xiàn)。缺點效率低，能量損耗大，調速范圍有限。電壓調速改變電樞電壓通過改變電樞繞組的電壓，可以改變電機的轉速。調速范圍廣電壓調速可以實現(xiàn)寬范圍的轉速調節(jié)，適用于各種負載要求。效率高電壓調速的效率較高，可以節(jié)省能源消耗。磁通調速1改變勵磁電流通過改變勵磁繞組的電流，從而改變磁場強度，進而改變電機轉速。2改變磁極數(shù)通過改變電機磁極數(shù)，改變磁場強度，從而改變電機轉速。3改變勵磁繞組匝數(shù)通過改變勵磁繞組的匝數(shù)，改變磁場強度，從而改變電機轉速。電機驅動裝置電機驅動裝置是直流電機系統(tǒng)的重要組成部分，它負責控制直流電機的運行狀態(tài)，包括啟動、停止、速度調節(jié)和轉向控制等。常見的電機驅動裝置主要包括以下幾種:直流調速器電力電子開關器件控制系統(tǒng)直流電機的損耗與效率80效率直流電機的效率通常在80%左右。10損耗電機損耗約占10%，包括銅損、鐵損、機械損等。電機熱特性溫度監(jiān)測電機溫度監(jiān)測是確保電機正常運行的關鍵。散熱系統(tǒng)電機散熱系統(tǒng)，如風扇或冷卻液，可有效降低電機內(nèi)部溫度。過熱保護過熱保護裝置可以防止電機因溫度過高而損壞。直流電機的啟動電源接通首先，將電源接通，使電樞繞組獲得電流。電樞電流增大隨著電流的增加，電機開始產(chǎn)生轉矩。轉速逐漸提高轉矩克服電機的負載，電機轉速逐漸提高。穩(wěn)定狀態(tài)當轉速達到穩(wěn)定狀態(tài)時，轉矩與負載平衡，電機正常運行。直流電機的制動1再生制動將動能轉化為電能2電磁制動利用電磁力3機械制動利用摩擦力直流電機的保護過載保護過壓保護過熱保護直流電機的應用領域工業(yè)直流電機在工業(yè)領域廣泛應用，如自動化生產(chǎn)線、機床、起重設備、運輸設備等。家用電器直流電機在日常生活中也無處不在，例如洗衣機、吸塵器、空調、冰箱、風扇等。交通工具直流電機在交通工具方面也有著廣泛的應用，例如汽車、電動自行車、火車、輪船等。新能源隨著新能源技術的不斷發(fā)展，直流電機在電動汽車、風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等領域有著重要的應用。工業(yè)應用自動化生產(chǎn)直流電機廣泛應用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線，驅動機器臂、輸送帶等設備，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。起重運輸直流電機可用于起重機、叉車等重型機械，提供強大的動力，滿足重物搬運的需求。機床加工直流電機可用于數(shù)控機床、加工中心等設備，實現(xiàn)精密控制，提高加工精度。家用電器應用吸塵器直流電機廣泛應用于吸塵器，提供強勁的吸力，清潔各種地面和縫隙。洗衣機直流電機驅動洗衣機轉動，控制水流，實現(xiàn)高效的衣物洗滌功能。冰箱直流電機用于冰箱的壓縮機，控制冷媒循環(huán)，保持低溫，儲存食物。空調直流電機驅動空調的壓縮機，調節(jié)冷媒循環(huán)，實現(xiàn)溫度控制，舒適生活。交通工具應用電動汽車直流電機在電動汽車中用于驅動輪子，提供動力，并實現(xiàn)高效節(jié)能。軌道交通地鐵、火車等軌道交通工具廣泛應用直流電機，為其提供牽引力，推動列車前進。船舶直流電機在船舶推進系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，為船舶提供動力，實現(xiàn)高效航行。新能源應用電動汽車直流電機是電動汽車的核心部件，提供強大的動力和