第三章直流电机的工作原理及特性 重点掌握: 了解直流电机的基本结构及工作原理; 掌握直流电动机的机械特性; 掌握直流电动机启动、调速和制动等各种特性; ·掌握实现直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及 它们的使用场所。 电机分交流和直流两种。 直流电机一工作电压或输出的电压为直流; 交流电机一工作电压为交流。 直流电机分直流电动机和直流发电机两种。 直流电动机一将电能转换为机械能; 直流发电机一将机械能转换为电能
第三章 直流电机的工作原理及特性 重点掌握： • 了解直流电机的基本结构及工作原理； • 掌握直流电动机的机械特性； • 掌握直流电动机启动、调速和制动等各种特性； • 掌握实现直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及 它们的使用场所。 电机分交流和直流两种。 直流电机—工作电压或输出的电压为直流； 交流电机—工作电压为交流。 直流电机分直流电动机和直流发电机两种。 直流电动机—将电能转换为机械能； 直流发电机—将机械能转换为电能
3.1直流电机的基本结构和工作原理 直流电机的基本结构 直流电机的结构图如图所示: 图3.1直流电机结构图 1一机座2励磁绕组3一轴承端盖4—换向器5—捆环与刷握 6一风扇7—一主磁极8—电枢铁心9电枢绕组
3．1 直流电机的基本结构和工作原理 一、直流电机的基本结构 直流电机的结构图如图所示：
根据电机的工作原理,直流电机的组成可分为定子、转子和换 向器三大部分。 定子部分主要由定子铁心和绕在上面的励磁绕组两部分组成。 转子部分主要由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。 换向器由换向片和电刷组成,电刷固定在定子上,换向片与 电枢绕组相连,换向片与电刷保持滑动接触
根据电机的工作原理，直流电机的组成可分为定子、转子和换 向器三大部分。 定子部分主要由定子铁心和绕在上面的励磁绕组两部分组成。 转子部分主要由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。 换向器由换向片和电刷组成，电刷固定在定子上，换向片与 电枢绕组相连，换向片与电刷保持滑动接触
基本的工作原理 为了讨论直流电机的工作原理,可把复杂的直流电机结构简化 为电机具有一对主磁极,电枢绕组只是一个线圈,线圈两端分别联 在两个换向片上,换向片上压着电刷A和B。如图所示:t3-2.swf 1—主磁极:励磁绕组上加上直 A 流电压,励磁绕组上有励磁电流 通过,使定子铁心产生固定磁场, 即定子的主要作用是产生主磁场。 B
二、基本的工作原理 为了讨论直流电机的工作原理，可把复杂的直流电机结构简化 为电机具有一对主磁极，电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别联 在两个换向片上，换向片上压着电刷A和B。如图所示： t3-2.swf 1— 主磁极：励磁绕组上加上直 流电压，励磁绕组上有励磁电流 通过，使定子铁心产生固定磁场， 即定子的主要作用是产生主磁场
2—电枢绕组:在固定的磁场中 旋转,主要作用是产生感应电动 A 势或产生机械转矩,实现能量的 转换。 3—电刷 B 4换向片 3、4换向器:电刷固定不动,换向片与电枢绕组一起旋转, 主要作用对发电机而言是将电枢绕组内感应的交流电势转换成电 刷间的直流电势。对电动机而言,则是将外加的直流电流转换为 电枢绕组的交变电流,并保证每一磁极下,电枢导体的电流的方 向不变,以产生恒定的电磁转矩
2—电枢绕组：在固定的磁场中 旋转，主要作用是产生感应电动 势或产生机械转矩，实现能量的 转换。 3、4—换向器：电刷固定不动，换向片与电枢绕组一起旋转， 主要作用对发电机而言是将电枢绕组内感应的交流电势转换成电 刷间的直流电势。对电动机而言，则是将外加的直流电流转换为 电枢绕组的交变电流，并保证每一磁极下，电枢导体的电流的方 向不变，以产生恒定的电磁转矩。 3—电刷 4—换向片
1.发电机原理:将机械能转换为电能。直流发电机工作原理 图如图所示:c3-1swf 电枢由原动机驱动而在磁场中旋转,在电枢线圈的两根有效边 ab和cd(切割磁力线的导体部分)中便感应出电动势e 显然,每一有效边中的电动势是交变的,即在N极下是一个方 向,当它转到S极下时是另一个方向。但是,由于电刷A总是同与N 极下的有效边相联的换向片接触,而电刷B总是同与S极下的有效边 相联的换向片接触,因此,在电刷间就出现一个极性不变的电动势 或电压,当电刷之间接有负载时,在电动势的作用下就在电路中产 生一定方向的电流
1．发电机原理：将机械能转换为电能。直流发电机工作原理 图如图所示：c3-1.swf 电枢由原动机驱动而在磁场中旋转，在电枢线圈的两根有效边 ab和cd（切割磁力线的导体部分）中便感应出电动势e。 显然，每一有效边中的电动势是交变的，即在N极下是一个方 向，当它转到S极下时是另一个方向。但是，由于电刷A总是同与N 极下的有效边相联的换向片接触，而电刷B总是同与S极下的有效边 相联的换向片接触，因此，在电刷间就出现一个极性不变的电动势 或电压，当电刷之间接有负载时，在电动势的作用下就在电路中产 生一定方向的电流
2.电动机原理:将电能转换为机械能。直流电动机工作原理图 如图所示:C3-2.swf 直流电源接在电刷之间而使电流通入电枢线圈。电流方向应该 是这样的:N极下的有效边中的电流总是一个方向,而S极下的有 效边中的电流总是另一个方向,这样才能使两个边上受到的电磁力 的方向一致,电枢因而转动。因此,当线圈的有效边从N(S)极 下转到S(N)极下时,其中电流的方向必须同时改变,使电磁力 的方向不变,即电磁转矩的方向不变而使转子以n的转速旋转
2．电动机原理：将电能转换为机械能。直流电动机工作原理图 如图所示： C3-2.swf 直流电源接在电刷之间而使电流通入电枢线圈。电流方向应该 是这样的：N极下的有效边中的电流总是一个方向，而S极下的有 效边中的电流总是另一个方向，这样才能使两个边上受到的电磁力 的方向一致，电枢因而转动。因此，当线圈的有效边从N（S）极 下转到S（N）极下时，其中电流的方向必须同时改变，使电磁力 的方向不变，即电磁转矩的方向不变而使转子以n的转速旋转
电动势和电磁转矩 1.电动势E 根据电磁学原理,两电刷间的感应电动势为: E=K①n 式中:E—感应电动势(V); Φ对磁极的磁通(Wb); n电枢转速(r/min) K。与电机结构有关的常数。 直流发电机中,电动势的方向总是与电流的方向相同,被称为 电源电动势。 直流电动机中,电动势的方向总是与电流的方向相反,被称为 反电动势
三、电动势和电磁转矩 1. 电动势E 根据电磁学原理，两电刷间的感应电动势为: E = Ke n 式中：E——感应电动势（V）； Φ——对磁极的磁通（Wb）； n——电枢转速（r/min）； Ke——与电机结构有关的常数。 直流发电机中，电动势的方向总是与电流的方向相同，被称为 电源电动势。 直流电动机中，电动势的方向总是与电流的方向相反，被称为 反电动势
2.电磁转矩TM 电枢绕组中的电流和磁通相互作用,产生电磁力和电磁转矩, 其大小可用如下公式表示: TM=km如la 式中:TM电磁转矩(Nm); Φ对磁极的磁通(Wb); 电枢电流(A) K与电机结构有关的常数,Km=9.5K
2．电磁转矩TM 电枢绕组中的电流和磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩， 其大小可用如下公式表示： M m a T = K I 式中：TM——电磁转矩（N·m）； Φ——对磁极的磁通（Wb）； Ia——电枢电流（A）； Km——与电机结构有关的常数，Km =9.55 Ke
直流发电机和直流电动机的电磁转矩的作用是不同的。 发电机的电磁转矩是阻转矩,它与电枢转动的方向或原动机的 驱动转矩的方向相反。因此,在等速转动时,原动机的转矩T必须 与发电机的电磁转矩T及空载损耗转矩T相平衡。 电动机的电磁转矩是驱动转矩,它使电枢转动。因此,电动机 的电磁转矩T必须与机械负载转矩T及空载损耗转矩T相平衡
直流发电机和直流电动机的电磁转矩的作用是不同的。 发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向或原动机的 驱动转矩的方向相反。因此，在等速转动时，原动机的转矩T1必须 与发电机的电磁转矩TM及空载损耗转矩T0相平衡。 电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。因此，电动机 的电磁转矩TM必须与机械负载转矩TL及空载损耗转矩T0相平衡