【正文】 *存在的問題 :交變的電磁轉(zhuǎn)矩只能使轉(zhuǎn)動部分 (電樞 )來回搖擺 N S ＋ － N S + 直流電機的工作原理 一、直流電動機 a b c d a b c d 一、直流電動機 N S ＋ U － 直流電源 交流電流 恒向的電磁轉(zhuǎn)矩 （拖動轉(zhuǎn)矩） 換向 Φ 旋轉(zhuǎn) 機械負載 反電動勢 克 服 直流電機的工作原理 ?基本原理： f=Bli 增加換向器裝置 的意義 ? 在旋轉(zhuǎn)過程中應(yīng)保持每極下導體中電流的方向不變 ? 換向器由互相絕緣的換向片構(gòu)成 ， 裝在軸上與電樞一同旋轉(zhuǎn) 。 換向器又與兩個固定不動的電刷相接觸，這樣當直流電壓加于電刷時， 換向器的作用使外電路的直流電流改為線圈內(nèi)的交變電流 ，這種換向作用稱為 逆變 ，以保證每極下導體中所流過的電流方向不變 ， 從而使電機連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。 N S ＋ E － 二、直流發(fā)電機 原動機 → 感應(yīng)電動勢、電流 → 電磁轉(zhuǎn)矩（阻轉(zhuǎn)矩） 作功 *所發(fā)電流在電機內(nèi)部實際為交流，經(jīng)過機械“整流”為直流！ *對比上頁“逆變”的概念 一 、 直流電機的靜止部分 （ 定子 ） 主磁極 主磁極的作用是建立主磁場。主磁極由主極 鐵芯 和套裝在鐵芯上的 勵磁繞組組成它的，鐵芯是由 1～ 沖片疊壓緊固而成。極靴的作用是使主磁通在過氣隙時分布的更合理并且固定勵磁繞組。 直流電機基本結(jié)構(gòu) 機座 ? 其作用其一是作為磁路的一部分，其二是固定主極，換向極和端蓋。通常是用鑄鋼或厚鋼板焊成，機座中有磁通通過的部分稱為磁軛。 換向極 ? 換向極裝在兩極之間。其作用是用來改善換向，也是由鐵芯和繞組組成，換向極繞組與電樞繞組 串聯(lián) 。 電刷裝置 ? 電刷裝置是電樞電路的引入 （ 或引出 ） 裝置 ， 通過它可以把電機旋轉(zhuǎn)部分的電流引出 （ 或引入 ） 到靜止的電路里 ， 它與換向器配合才能使電機獲得直流電機的效果 。 二、直流電機的轉(zhuǎn)動部分（轉(zhuǎn)子） 電樞鐵芯 ? 電樞鐵芯既是主磁路的組成部分 ,又是電樞部分繞組的支撐部件 .為減少電樞鐵芯內(nèi)的磁滯與渦流損耗 ， 鐵芯一般采用 DR530或 DR510的硅鋼片疊壓而成 。 *電樞鐵芯是實心或空心？ *磁滯與渦流損耗？（如何防止？） 直流電機的轉(zhuǎn)子鐵芯與電樞繞組 電樞繞組 . ? 電樞繞組疊放在電樞鐵芯的槽內(nèi) ，是由按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成 。它是直流電機的電路部分 。 上、下層之間，及線圈與鐵芯之間都要有絕緣 ， 槽口處用槽楔壓緊 。 *為什么叫 電樞繞組為電樞 ？ 直流電機的定子 更多的圖片 電機裝配圖 換向器 ? 換向器是直流電機的重要部件之一 ，在發(fā)電機中可將電樞繞組中交變的電流轉(zhuǎn)換成電刷上的直流 ， 起 整流 作用 ，而在直流電動機中將電刷上的直流變?yōu)殡姌欣@組內(nèi)的交流 ， 即起 逆變 作用 。 ? 換向器由許多換向片組成 ， 片間用云母絕緣 ， 電樞繞組的每個線圈的兩端分別接到兩個換向片上 *換向器 直流電機的基本結(jié)構(gòu) 知識點 總結(jié) 一、定子 1. 主磁極 : 2. 換向磁極： 主磁極鐵芯、勵磁繞組。 改善換向用。 3. 電刷 裝置 4. 機座與端蓋 二、轉(zhuǎn)子 1. 電樞鐵芯 : 由硅鋼片疊成。 2. 電樞繞組 3. 換向器 4. 轉(zhuǎn)軸與風扇 發(fā)電機：整流作用。 電動機：逆變作用。 1. 額定電壓 UN 發(fā)電機的 UN ：指輸出電壓的額定值。 電動機的 UN ：指輸入電壓的額定值。 2. 額定電流 IN 發(fā)電機的 IN ：指輸出電流的額定值。 電動機的 IN ：指輸入電流的額定值。 3. 額定功率 PN 發(fā)電機的 PN ：輸出“電”功率的額定值 (UN IN ) 電動機的 PN ：輸出“機械”功率的額定值 UNINηN *知識點總結(jié) ： 注意區(qū)別以上電動機與發(fā)電機對應(yīng)銘牌數(shù)據(jù)的不同含義？ 直流電機的銘牌數(shù)據(jù) 4. 額定轉(zhuǎn)速 nN 5. 額定勵磁電壓 UfN 6. 額定勵磁電流 IfN ▲ 額定狀態(tài) ： 指 U、 I、 P、 n 均為額定值的狀態(tài)。一般為出廠較為理想狀態(tài) ▲ 滿載狀態(tài) ： 指 I = IN 的狀態(tài)，一般即指額定狀態(tài)。 注意：直流電機有 2電回路，電樞繞組與直流勵磁回路。 直流電機實例 直流電機實例 直流電機分解圖 直流電機的勵磁方式及磁場 ? 一、勵磁方式 ： 直流電機的磁場 ， 可以由永久磁場產(chǎn)生 ， 也可以由勵磁繞組產(chǎn)生 。 一般來講永久磁鐵的磁場較弱 ,所以現(xiàn)在絕大多數(shù)直流電機的主磁場都是由勵磁繞組通以直流勵磁電流 產(chǎn)生的 .我們稱這種磁場為直流電機的主磁場 ， 有時也稱為勵磁磁場 。 ? 勵磁繞組的供電方式稱為 勵磁方式 . G If + Ua － Ia + Uf － 他勵 I + U － 并勵 G I + U － 串勵 G 直流發(fā)電機按勵磁方式分類 G I + U － 復勵 自 勵 *知識點： 四種勵磁方式。 二 直流電機的空載磁場 ? 定義： 空載磁場是在無載情況下，勵磁繞組中通入電流后建立的磁場。 *知識點 ： 空載的含義？ （這時電樞電流為零或近似為零） ? 空載磁場組成：主磁通和漏磁通兩部分 ? 分布：由于磁極極靴寬度總是小于極距，在極靴下氣隙較小，所以極靴下沿電樞表面主磁場較強，極靴以外，氣隙加大，主磁場明顯削弱，在兩極間的幾何中性線處磁密為零。氣隙磁場磁密分布波形為一 禮帽形 。 直流電機的空載磁路 對主磁通和漏磁通 的分析 ? 主磁通： 從主極過氣隙到轉(zhuǎn)子 ， 因氣隙小 ， 磁導大 。 所以磁通很大 。 ? 漏磁通： 僅鉸鏈勵磁繞組本身 ， 經(jīng)由空氣閉和 ， 不進入電樞鐵心 。 因氣隙大 ， 磁阻大 ， 所以其值很小 。 三、 直流電機 負載時的磁場 ? 負載時電機中的氣隙磁場是由 勵磁 磁動勢和 電樞 磁動勢兩者共同建立（電樞繞組電流較大，該電流建立自身磁場。） ? 分析：單獨由電樞繞組產(chǎn)生的 電樞磁場的分布情況 （見圖） *知識點： 空間有兩種磁場疊加。 分析電樞磁勢波形 電刷放在幾何中性線上時 ， 電樞磁動勢的軸線與主磁極軸線正交 ， 稱為交軸電樞磁動勢 。 *磁勢 F曲線與磁密B曲線的區(qū)別？ 三、 直流電機 負載時的磁場 （電樞反應(yīng)） 電刷 幾 何 中 性 線 N S 勵磁磁通勢產(chǎn)生 的勵磁磁場 （空載磁場） 物 理 中 性 線 電樞磁通勢產(chǎn)生 的電樞磁場 N S 合成磁場 （負載時的磁場） N S 物理 中性線 四、電樞反應(yīng) ? 電樞反應(yīng) :負載時電樞磁動勢對主磁極磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。 ? 電樞反應(yīng)的影響： 知識點 (1)總磁場畸變 ，被扭曲了！ (2)幾何中心線與物理中心線不重合。 電刷在幾何中心線位置處元件的 e≠0 ，增加換向困難。 (3) 一半磁極的磁通增加，一半磁極的磁通減少。 但 因部分磁路飽和的原因，每極總磁通減少 ，直流電機的 E 和 T 相應(yīng)減少。 直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢計算 N S N S 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 5 6 8 9 11 12 A1 B1 A2 B2 ? 單疊繞組的展開圖 ※ 電刷的中心線對著磁極的中心線。 A1 3 639。 4 7’ 5 839。 539。 2 439。 1 339。 12 A2 9 1239。 10 139。 11 239。 1139。 8 1039。 7 939。 6 B1 B2 n 一、感應(yīng)電勢 E:感應(yīng)電勢指電樞繞組一條支路的電勢（即電刷間的電勢。以發(fā)電機為例） 電樞旋轉(zhuǎn) n 總磁場 Φ e →∑e →E 2. 大小 每個導體： e = B v l, 1. 產(chǎn)生 : 設(shè)電樞總導體數(shù)為 Za， 支路數(shù)為 2a,則每條支路串聯(lián)導體數(shù)為 aZa2磁密的平均值 ??aZXaav baZB2121?電勢常數(shù)apZCnCnapZLBnapZBaZnpLEaeeaavaavaa6060)(602602????? ????)22(602602602 ?????? pRnpnRRnRV ??????3. 方向： 由 Φ 和 n 共同決定。 4. 性質(zhì) 發(fā)電機：為 電源電動勢 ； 電動機：為 反電動勢 。 *假如電動機不存在感應(yīng)電動勢？？ 知識點： E = CEΦ n 式中： CE —— 電動勢常數(shù)。 二、電磁轉(zhuǎn)矩 T 1. 產(chǎn)生 : 導體 (線圈中 )的 i 總磁場 Φ F →T 2. 大小 : 電磁力： F = B i l 2DLibTaxC ??一極下導體數(shù)為 pZa2作用于一極下導體的轉(zhuǎn)矩為： xpZaaxpZp bDLiDLibT aa?? ????2121 22??pZXaav bpZB2121?22DLiBpZTaavap ??3. 方向 : 由 Φ 和 Ia 共同決定。 4. 性質(zhì) 發(fā)電機： 電動機： T 與 n 方向相反，為 制動轉(zhuǎn)矩 ； T 與 n 方向相同，為 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 。 知識點： T = CTΦ Ia 式中： CT —— 轉(zhuǎn)矩常數(shù)。 作用于整個電樞上的轉(zhuǎn)矩為： 22DLiBZTpTaavape ????因為 ???? aIiLBpD aaav 22 支路電流????aTaaaae ICIapZpaILLZT ??????? ?????? 2)2(21)2)((?? apZC aT ?2eeT CCC 60 ???三、感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系？ 由電磁功率 Pe = 機械功率 轉(zhuǎn)換成的 電功率 電功率 機械功率 轉(zhuǎn)換成的 E Ia TΩ Pe = E Ia = TΩ，知識點 Ω = 2πn 60 CEΦ n Ia = CTΦ IaΩ CE CT → CE n = CTΩ = n Ω = 60 2π = → CT = 直流電動機的運行原理 一、他勵電動機 勵磁電壓 Uf →If →Φ 電樞電壓 Ua →Ia ↓ →T →n →E M If + Ua － Ia E + Uf － 1. 電壓平衡方程式 勵磁電路： Uf = Rf If 電樞電路： Ua = E + Ra Ia (1) 機械特性 CEΦ E n = CEΦ Ua－ Ra Ia = CEΦ Ua = － Ra CECTΦ2 T