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1、电机学直流电机第1页，本讲稿共10页第三章第三章 直流电机的工作原理和基本结构直流电机的工作原理和基本结构 3.1直流电机的工作原理直流电机的工作原理3.2直流电机的基本结构直流电机的基本结构3.3直流发电机的额定值直流发电机的额定值3.4直流电动机的励磁方式直流电动机的励磁方式3.5直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组内容：内容：第2页，本讲稿共10页3.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理 磁极磁极电枢铁心电枢铁心气隙气隙电枢绕组电枢绕组换向器（换向片）换向器（换向片）电枢电枢电刷电刷 在在图图示示时时刻刻，线线圈圈abcd的的感感应应电电势势方方向向由由d到到a。此此时时a端端经经换
2、换向向片片与与电电刷刷A接接触触，d端端经经换向片与电刷换向片与电刷B接触，所以电刷接触，所以电刷A为正极性而电刷为正极性而电刷B为负极性。为负极性。直直流流发发电电机机第3页，本讲稿共10页3.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理 当原动机驱动电机转子逆时针旋转当原动机驱动电机转子逆时针旋转后，如右图。后，如右图。可见，和电刷可见，和电刷A接触的导体总是位于接触的导体总是位于N极下，和极下，和电刷电刷B接触的导体总是位于接触的导体总是位于S极下，因此电刷极下，因此电刷A的极性总是正的，电刷的极性总是正的，电刷B的极性总是负的，在的极性总是负的，在电刷电刷A、B两端可获得直流电势。两端可获
3、得直流电势。导体导体ab在在S极下，导体极下，导体cd在在N极下，线圈极下，线圈abcd的感应电势方向由的感应电势方向由a到到d。此时。此时a端经换向片端经换向片与电刷与电刷B接触，接触，d端经换向片与电刷端经换向片与电刷 A接触，接触，所以电刷所以电刷A极性仍为正，电刷极性仍为正，电刷B极性仍为负。极性仍为负。第4页，本讲稿共10页3.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理 直流电动机直流电动机在磁场作用下，在磁场作用下，N极性下导体极性下导体ab受力方向从右向左，受力方向从右向左，S极极下导体下导体cd受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向
4、的电磁转矩。当电磁转矩大于阻力转矩时，电机转子逆时针方向旋转。转矩。当电磁转矩大于阻力转矩时，电机转子逆时针方向旋转。电枢旋转电枢旋转180后，后，右下图，原右下图，原N极性下导体极性下导体ab转到转到S极极下，受力方向从左向右，原下，受力方向从左向右，原S极下导体极下导体cd转到转到N极下，极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。转。把电刷把电刷A、B接到直流电源上，电刷接到直流电源上，电刷A接正极，电刷接正极，电刷B接
5、负极。接负极。此时电枢线圈中将电流流过。如右上图。此时电枢线圈中将电流流过。如右上图。第5页，本讲稿共10页3.2直流电机的基本结构直流电机的基本结构 主磁极换向极电刷装置机座端盖定子转子电枢铁心电枢绕组换向器转轴轴承直流电机第6页，本讲稿共10页3.3直流电机的额定值直流电机的额定值 额定功率额定功率PN指电机额定状态下运行时，电机的输出功率指电机额定状态下运行时，电机的输出功率对于直流发电机，对于直流发电机，PN是指输出的电功率，它等于额定电压和额定电流的乘积。是指输出的电功率，它等于额定电压和额定电流的乘积。PNUNIN 对于直流电动机，对于直流电动机，PN是指输出的机械功率，是指输出的
6、机械功率，PNUNINN 额定电压额定电压UN指额定状态下电枢出线端的电压，以指额定状态下电枢出线端的电压，以“V”为量纲单位。为量纲单位。额定电流额定电流IN指电机在额定电压、额定功率时的电枢电流值，以指电机在额定电压、额定功率时的电枢电流值，以“A”为单位。为单位。额定转速额定转速nN指额定状态下运行时转子的转速，以指额定状态下运行时转子的转速，以r/min为量纲单位。为量纲单位。此外，还有一些物理量的额定值，如额定效率此外，还有一些物理量的额定值，如额定效率N、额定转矩、额定转矩TN、额定温升、额定温升等，不一定标在电机铭牌等，不一定标在电机铭牌上。上。第7页，本讲稿共10页3.4直流电
7、机的励磁方式直流电机的励磁方式 复励式复励式：装有两个励磁绕组，一个与：装有两个励磁绕组，一个与电枢并联，二个与电枢串联。电枢并联，二个与电枢串联。1 1、他励式：、他励式：其励磁绕组由其他电源供电，励磁绕组与电枢绕组不相连。其励磁绕组由其他电源供电，励磁绕组与电枢绕组不相连。2 2、自励式、自励式发电机发电机：利用自身发出的电流励磁；：利用自身发出的电流励磁；电动机电动机：励磁绕组和电枢绕组由同一电源供电。：励磁绕组和电枢绕组由同一电源供电。串励式串励式：励磁绕组与电枢绕组串联；励磁绕组与电枢绕组串联；并励式并励式：励磁绕组与电枢绕组并联；励磁绕组与电枢绕组并联；第8页，本讲稿共10页3.5
8、直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组 1.电枢绕组的构成电枢绕组的构成 元件元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。元件的首末端元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中一根称为首端，另一根称为末端。：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中一根称为首端，另一根称为末端。叠绕组叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前一个元件端接部分，整个绕组成折：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。叠式前进。波绕组波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串联起
9、来，象波浪式的前进。：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串联起来，象波浪式的前进。直流电枢绕组的元件数直流电枢绕组的元件数S、换向片数、换向片数K和虚槽数和虚槽数Qu三者相等。三者相等。极距极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用表示。表示。第9页，本讲稿共10页3.5直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组 2.电枢绕组的节距电枢绕组的节距 合成节距合成节距：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。第一节距第一节距：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。第二节距第二节距：连至同一换向片上的两个元件中第一个元件的下层边与第二个元件的：连至同一换向片上的两个元件中第一个元件的下层边与第二个元件的上层边间的距离。上层边间的距离。单叠绕组单叠绕组单波绕组单波绕组换向器节距换向器节距：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。第10页，本讲稿共10页