第2章直流电动机（课件）- 《电机与电气控制技术》同步教学（人邮版·2010）

第2章 直流电动机 第2章 直流电动机 第2章 直流电动机 2.1 直流电动机的工作原理、结构及分类 2.2 直流电动机的运行特性 2.3 他励直流电动机的控制 本 章 小 结 2.1 直流电动机的工作原理、结构及分类 2.1.1 直流电动机的工作原理 2.1.2 直流电动机的基本结构 2.1.3 直流电动机的分类 2.1.4 直流电动机的铭牌数据 2.1.1 直流电动机的工作原理 直流电动机的工作原理：励磁绕组或永久磁铁在定子生成固定磁场（主磁极），直流电流经电刷、换向片到达转子的电枢绕组（绕组线圈），电枢绕组（绕组线圈）产生电磁转矩而转动。 想一想：如果电枢绕组中电流方向不变，会出现什么情况？ 2.1.2 直流电动机的基本结构 直流电动机的基本结构是由定子、转子和结构件（端盖、轴承等）三大部分组成。 1．定子 定子包括机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和电刷装置等几个部分。 机座一方面作为电机磁路的一部分；另一方面则在其上安装主磁极、换向极，并通过端盖支撑转子部分。 主磁极的作用是产生定子的主磁场，它由主磁极铁心和励磁绕组组成。 换向极是位于两个主磁极之间的小磁极，又称附加极，用以产生换向磁场，以减小电流换向时产生的火花，它由换向极铁心和换向极绕组组成。 端盖用以安装轴承和支撑电枢，一般为铸钢件。 电刷是电枢与外电路连接的桥梁，其作用是：在直流电动机中把外加电源引入电枢；在直流发电机中把电枢中的电动势（电流）引出。 2．转子（电枢） 转子是直流电动机实现能量转换的枢纽，又称为“电枢”。电枢包括电枢铁心、电枢绕组及换向器。 电枢铁心的主要作用是导磁和嵌放电枢绕组，一般由厚度为0.5mm的硅钢片叠压而成，片间均匀喷涂绝缘漆。 电枢绕组的作用是作发电机时产生感应电动势，作电动机时通过电流产生电磁转矩，实现机电能量的转换。 换向器又称整流子，换向器的作用是作发电机时将电枢导体感应的交流电压经由电刷转变成直流电压输出，作电动机时将电路中的直流电压经由电刷转变成交流电压输入电枢。 2.1.3 直流电动机的分类 直流电动机按励磁绕组的励磁方式可分为：他励式、并励式、串励式、复励式。 他励式直流电动机：励磁绕组与电枢绕组分别有两个独立的直流电源供电。 并励式直流电动机：励磁绕组与电枢绕组并联，由同一个直流电源供电。 串励式直流电动机：励磁绕组与电枢绕组串联，由同一个直流电源供电。 复励式直流电动机：有两个励磁绕组，一个与电枢绕组并联，一个与电枢绕组串联，由同一个直流电源供电。 2.1.3 直流电动机的分类 2.1.4 直流电动机的铭牌数据 直流电动机的铭牌标明了它的型号 及各种额定数据。 2.2 直流电动机的运行特性 2.2.1 直流电动机的电磁转矩 2.2.2 他励（并励）电动机的工作特性 2.2.3 串励电动机的工作特性 2.2.4 直流电动机的机械特性 2.2.1 直流电动机的电磁转矩 1．电枢电动势 电枢绕组在磁场中运动产生的感应电动势称为电枢电动势 2．直流电动机电枢回路电压平衡方程式 或 3．电磁转矩 电枢绕组流过电流时，受到电磁力的作用而产生的转矩称为电磁转矩。 4．直流电动机转矩平衡方程式 2.2.2 他励（并励）电动机的工作特性 他励（并励）电动机的工作特性是指U=UN、If=IfN、电枢回路的附加电阻RPa=0时，电动机的转速n、电磁转矩T和效率η三者与输出功率P2之间的关系。 随着负载的增加，他励（并励）电动机的转速略有下降，电磁转矩与输出转矩增大，略为向上弯曲。 2.2.3 串励电动机的工作特性 随着负载的增加，串励电动机的转速迅速下降,电磁转矩迅速增加。 注意：串励电动机绝不允许在空载或轻载情况下运行。因为这时电动机的转速极高，通常称为“飞车”，所产生的离心力足以将绕组组件甩出槽外，这是非常危险的。在实际应用中，为了防止意外，规定串励电动机与生产机械之间不准用易滑脱的链条或皮带传动，而用齿轮等传动，而且负载转矩不得小于额定转矩的1/4。 2.2.4 直流电动机的机械特性 1．他励（并励）电动机的机械特性 他励电动机的机械特性是指在电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻不变时，转速n与电磁转矩T的关系n=f(T)，或转速n与电枢电流Ia的关系n=f(Ia)。 当电动机稳定运行时，此时工作点对应图中的a点；当电动机负载增加，转速下降时