第五章-直流电机-课件.ppt
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- 第五 直流电机 课件
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1、第五章第五章 直流电机直流电机5.1 直流电机的工作原理和构造特点直流电机的工作原理和构造特点5.2 直流电机的励磁方式和运行特性直流电机的励磁方式和运行特性5.3 无刷直流电动机无刷直流电动机第五章小结第五章小结学习第五章应该注意的点学习第五章应该注意的点第五章学习应注意的几个问题第五章学习应注意的几个问题:1.直流电机由什么组成?换向器的作用是什么?绕组元直流电机由什么组成?换向器的作用是什么?绕组元件中的电量是交流还是直流件中的电量是交流还是直流?2.电枢电势和电磁转矩的表达式是怎样的?如何运用它电枢电势和电磁转矩的表达式是怎样的?如何运用它们进行分析计算?们进行分析计算?3.直流发电机
2、有什么特性直流发电机有什么特性?直流发电机如何自励起压?直流发电机如何自励起压?4.直流电动机的机械特性有什么特点?为什么直流电动直流电动机的机械特性有什么特点?为什么直流电动机通常不能直接起动?机通常不能直接起动?本章的计算任务主要是本章的计算任务主要是:根据电压平衡方程和有关特性进行计算。根据电压平衡方程和有关特性进行计算。比较难理解的点比较难理解的点:1.直流电机电刷位置;直流电机电刷位置;2.直流电机电枢反应去磁作用。直流电机电枢反应去磁作用。直流电机电动与发电原理5.1 直流电机的直流电机的工作原理和构造特点工作原理和构造特点n直流电机的工作原理直流电机的工作原理n直流电机的主要结构
3、直流电机的主要结构n直流电机的额定值直流电机的额定值(a)(a)导体导体abab处于处于N N极下极下 (b)(b)导体导体abab处于处于S S极下极下 图图 5-1 5-1 直流发电机的原理图直流发电机的原理图5.1.1直流电机的工作原理直流电机的工作原理1、直流发电机的工作原理:、直流发电机的工作原理:说明:说明:在直流电动机中,线圈中的电流是交在直流电动机中,线圈中的电流是交变的,但产生的电磁转矩方向是恒定的。变的,但产生的电磁转矩方向是恒定的。v补充:直流电机的可逆性:补充:直流电机的可逆性:一台直流电机原则上既可以作为电动机运行,一台直流电机原则上既可以作为电动机运行,也可以作为发
4、电机运行,只是外界条件不同也可以作为发电机运行,只是外界条件不同而已而已。如果用原动机拖动电枢恒速旋转,就。如果用原动机拖动电枢恒速旋转,就可以从电刷端引出直流电动势而作为直流电可以从电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负载供电;如果在电刷端外加直流电压,源对负载供电;如果在电刷端外加直流电压,则电动机就可以带动轴上的机械负载旋转,则电动机就可以带动轴上的机械负载旋转,从而把电能转变成机械能。从而把电能转变成机械能。这种同一台电机这种同一台电机能作电动机或作发电机运行的原理,在电机能作电动机或作发电机运行的原理,在电机理论中称为可逆原理。理论中称为可逆原理。图图 5-3 5-3 直流电机绕组示
5、意图直流电机绕组示意图3 3)电磁绕组和电刷的正确位置)电磁绕组和电刷的正确位置B-10991011121234567834A+图图 电枢绕组的连接电路图电枢绕组的连接电路图图图 电刷偏离几何中性线示意图电刷偏离几何中性线示意图SN电刷放置的原则:电刷放置的原则:为了感应最大电势或产生最大电磁转矩,电刷所为了感应最大电势或产生最大电磁转矩,电刷所短接的(换向)元件的两个边应处于磁通最弱(几何短接的(换向)元件的两个边应处于磁通最弱(几何中性线)的位置上。中性线)的位置上。电刷的位置:电刷的位置:1.实际位置:磁极的实际位置:磁极的正中(说明不了原理等问正中(说明不了原理等问题)。题)。2.示意
6、图位置:直接示意图位置:直接放在几中线的元件上。放在几中线的元件上。展开图上位置展开图上位置原理图上位置原理图上位置电刷与磁极的相对位置不变电刷与磁极的相对位置不变 (a)(b)(c)图图 5-4 5-4 电刷位置与电枢反应电刷位置与电枢反应 换向定义:换向定义:从一条支路换到另一条支路,元件内的电流从一条支路换到另一条支路,元件内的电流改变方向。元件必须经过电刷短接后才能进入另一条支路,改变方向。元件必须经过电刷短接后才能进入另一条支路,换向元件中若存在电势则短接时会产生火花换向元件中若存在电势则短接时会产生火花 电磁原因电磁原因(还有机械、电化学等原因)。(还有机械、电化学等原因)。换向火
7、花危害:换向火花危害:烧坏换向器、绕组,过热、引爆引燃。烧坏换向器、绕组,过热、引爆引燃。换向火花克服:换向火花克服:1.换向极换向极;2.移动电刷移动电刷(没有换向极的电机。转向有关,发电机和电动(没有换向极的电机。转向有关,发电机和电动 机正好相反)。机正好相反)。见图见图5-4 注意:注意:发电机和电动机的电流与转向的关系正好相反。发电机和电动机的电流与转向的关系正好相反。克服火花应克服火花应移动的方向移动的方向(助记):(助记):“顺发、逆动顺发、逆动”。换向及换向火花换向及换向火花v5.1.2直流电机的主要结构:直流电机的主要结构:图图 5-5 5-5 直流电机解体图直流电机解体图返
8、回图图 5-6 5-6 换向器的结构换向器的结构基本构造:基本构造:定、转子定、转子。电刷、换向器作用:电刷、换向器作用:起机械起机械整流器作用整流器作用。后续基本原理中进一。后续基本原理中进一步介绍(元件交流,电刷两端直步介绍(元件交流,电刷两端直流)。流)。注意:注意:各部件的作用各部件的作用。一、构造一、构造结构结构细说细说NP额定功率发电机:指电刷间输出的额定电功率。发电机:指电刷间输出的额定电功率。电动机:指轴上输出的机械功率。电动机:指轴上输出的机械功率。发电机:是指输出额定电压;发电机:是指输出额定电压;NU额定电压在额定电压下,运行于额定功率时对应的电流。在额定电压下,运行于额
9、定功率时对应的电流。NI额定电流电动机:是指输入额定电压。电动机:是指输入额定电压。fNI额定励磁电流对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流。对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流。指直流电机的励磁线圈与电枢线圈的连接方式。指直流电机的励磁线圈与电枢线圈的连接方式。励磁方式在额定电压、额定电流下,运行于额定功率时对应的转速。在额定电压、额定电流下,运行于额定功率时对应的转速。Nn额定转速 1、直流电机如何给他的 励磁绕组通电,直接关系到电机的运行特性。2、按励磁绕组与电枢绕组的连接方式关系,直流电机分为:他励、并励、串励、复励。5.2 直流电机的励磁方式和运
10、行特性直流电机的励磁方式和运行特性5.2.1直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式他励式积复励差复励1.串励式2.并励式3.复励式自励式直流电机的励磁方式5.2 直流电机的直流电机的励磁方式励磁方式和运行特性和运行特性faIIIafUUfaIII+1.他励式:励磁电流由其他直流电原单独供给,励磁绕组和电枢绕组相互独立。2.自励式:顾名思义,励磁电流由电机自身供给。而根据自励方式即电枢绕组和励磁绕组的连接方式的不同,自励式又分为串励式、并励式和复励式:1)串励式:电枢绕组和励磁绕组相串联,满足:2)并励式:电枢绕组和励磁绕组相并联,满足:3)复励式:在整个励磁回路中,有两套励)复励式:在整个励磁回
11、路中,有两套励磁绕组,一套和电枢绕组相并联,一套磁绕组,一套和电枢绕组相并联,一套和电枢绕组相串联,根据两个励磁绕组和电枢绕组相串联,根据两个励磁绕组所产生的磁动势的关系,又可分为积复所产生的磁动势的关系,又可分为积复励和差复励:励和差复励:积复励:串励绕组和并励绕组所产生的磁积复励:串励绕组和并励绕组所产生的磁动势方向一致,互相叠加,反之,叫做动势方向一致,互相叠加,反之,叫做差复励:差复励:fSFFF+SfFFF-5.2.2直流电机的基本理论nCnapNEea60发电机发电机电源电势电源电势(与电枢电流同方向与电枢电流同方向););电动机电动机反电势反电势(与电枢电流反方向与电枢电流反方向
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