5.3 直流电动机（课件）-《电工电子技术与技能》同步教学（铁道版）

5.3 直流电动机 1．定子 （1）主磁极 由主磁极铁心和励磁绕组组成。当励磁绕组通入直流电流后，就在铁心和气隙中产生励磁磁场。 （2）换向极 由换向极铁心和换向极绕组组成。换向极用以改善电机换向，减小运行时电刷与换向器间产生的火花。 （3）电刷装置 由电刷、刷握、刷杆座、弹簧等组成。 （4）机座 5.3.1 直流电动机的结构 2．转子 电枢绕组 是产生感应电动势和流过电流而产生电磁转矩实现机电能量转换的重要部件。 换向器 将外部通入的直流电流转换成电枢绕组内的交流电流。 电枢铁心 是电动机主磁路的一部分。由0.5mm厚两面涂有绝缘漆的硅钢冲片叠制而成， 直流电动机是将直流电能转换为机械能的一种电磁装置。 若磁场 与导体互相垂直，且导体中通以电流，则作用于载流导体上的电磁力 为 式中， 为导体所在处的磁通密度（Wb/m2）；l为导体ab 或cd的长度（m）；i为流过导体的电流（A）；f为电磁力（N）。 5.3.2直流电动机的转动原理 他励 串励 并励 复励 励磁方式 （1）电枢电动势 式中， 是电动机电动势常数，取决于电机的结构。 电枢电动势 是由电枢导体在磁场中切割磁力线而产生的。 与每极磁通 及电动机的转速 成正比，即 （2）电磁转矩 电磁转矩 是由载流导体在磁场中受力而产生的， 与每极磁通 及电枢电流 成正比，即 式中， 是电动机转矩常数，取决于电机的结构。 5.3.4直流电机的电磁转矩和电枢电动势 （1）他(并)励直流电动机 （2）串励直流电动机 电枢回路总电阻 励磁绕组电阻 电压平衡方程式 转速特性：当电源电压和励磁电流为额定值时，电动机转速与电枢电流之间的关系称作它的转速特性。 （1）他(并)励直流电动机 （2）串励直流电动机 转速特性 直流电动机转速特性 机械特性：电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系，即 电枢回路外串电阻 理想空载转速 机械特性曲线斜率 5.3.5直流电机的机械特性 他励和并励电动机的机械特性 他励直流电动机的机械特性 1－固有机械特性 2－电枢回路串电阻 3－降压 4－弱磁 （一）固有机械特性 （二）人为机械特性 （1）电枢回路串电阻 （2）降压 （3） 弱磁 5.3.6直流电机的运行 1. 起动 起动：电动机接至电源后，转速从零开始逐渐升到稳定运行转速的全部过程。 三个基本要求： 起动电流 (即起动瞬间的电枢电流)应尽量小； 起动转矩 (即起动瞬间的电磁转矩)足够大； 起动设备简单、经济、操作方便、运行可靠。 (1)全压起动 全压起动：指不采取任何限流措施，利用刀开关把静止的电枢直接投入额定电压的电网上起动。 起动开始瞬间，由于机械惯性的影响，转速 ，则 。 对于他励电动机， 约为额定电流的(10～20)倍， 大 注意：起动前，应先建立励磁磁场，然后再起动。 n 对于串励电动机 非常大 n 全压起动的优点 操作简单、起动时间短，毋须起动设备。 全压起动的缺点 对电网产生不利影响。 使电机的电刷与换向器之间产生强烈火花，使其表面受损伤； 由于 也很大，导致电动机轴上所带工作机构受到严重冲击。 限制起动电流的方法有两种：①电枢回路串变阻器；②减压。 仅适于(1～2)kW的小功率电机 全压起动的适用范围： (2)电枢回路串变阻器起动 起动过程中 致使转速上升缓慢，起动过程延长。 n 为了限制起动电流，起动时常在电枢回路中串入一个起动电阻 使 足够大，在转速上升过程中应平滑均匀地切除起动电阻， 使 。通常起动电阻分成2～4段逐级切除。 串电阻起动： 存在问题： 措施： (3)减压起动 起动过程中 致使转速上升缓慢，起动过程延长。 n 为了限制起动电流，起动前将施加在电枢两端的电源电压降低。 使 足够大，