直流电机（课件）—《电机与电气控制技术》同步教学（北京理工大学出版社）

第2章 直流电机 ♣本章目标 知道直流电机的结构和工作原理； 能够读懂直流电机铭牌数据； 知道如何改善直流电机的换向状况 知道直流发电机的励磁方式； 会直流电动机的运行维护与故障处理。 直流电机的概述 一、直流电机 直流电机是一种转换与直流电能有关的机器。 直流电能 机械能（直流电动机） 机械能 直流电能（直流发电机） 二. 直流电机的可逆性 同一台直流电机，既可以作为直流电动机运行，又可以作为直流发电机。 第2章 直流电机 三. 直流电机的优缺点 1. 优点： （1）调速性能好，主要表现在调速范围广、调速方便、调速平滑。 （2）起动性能好，主要表现在起动力矩大。 2. 缺点： 结构比较复杂，运行时可能产生环火。 作为直流电动机，主要用于广泛调速的地方，比如电力机车、城市地铁、城市电车等。也可以用于快速可逆电力拖动系统，比如卷扬机、轧钢机等。作为直流发电机，既可以作为独立的直流电源，也可以作为发电机－电动机拖动系统。 四. 直流电机的用途 第2章 直流电机 直流电机的结构 定子 转子 产生磁场和机械支撑 产生电磁转矩 第2章 直流电机 一、定子 定子机座 换向极铁心 换向极绕组 主磁极铁心 主磁极绕组（励磁绕组） 直流电机定子 第2章 直流电机 第2章 直流电机 主磁极 作用：建立恒定的主磁场。 构成：主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组。 第2章 直流电机 第2章 直流电机 换向磁极: 作用：改善直流电机的换向情况，使电机运行时不产生有害的火花。 构成：由铁心和绕组组成 主磁极 换向磁极 第2章 直流电机 电刷 作用：把直流电压、直流电流引入或引出 构成：电刷、刷握、刷杆和连线等。 第2章 直流电机 机座 作用：起支撑和固定作用 形式：整体机座、叠片机座。 第2章 直流电机 一、转子 直流电机的转子 轴 端盖 电枢铁心 电枢绕组和槽碶 电枢绕组端部 换向器 轴承 第2章 直流电机 电枢铁心 作用：1、主磁路的一部分； 2、电枢绕组的支撑部件。 构成：一般用厚0.5㎜且冲有齿、槽的硅钢片叠压夹紧而成。 第2章 直流电机 电枢绕组 作用：直流电机的电路部分。 构成：用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，上下层以及线圈与电枢铁心间要妥善地绝缘，并用槽楔压紧。 第2章 直流电机 换向器 作用：和电刷配合将输入直流电转变为交流电，保证所有导体上产生的转矩方向一致。 构成：由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒，片间用V形云母绝缘。 第2章 直流电机 转轴 作用：用来传递转矩，为了电动机可靠运行，用合金钢锻压加工而成。 风扇 作用：用来降低温升 第2章 直流电机 第2章 直流电机 直流电机的工作原理 第2章 直流电机 一、直流发电机的工作原理 直流发电机的物理模型---外力带动线圈转动 第2章 直流电机 先不放换向片 线圈沿逆时针旋转 ab在N极下，感应电势的方向为b到a（b为低电位，a为高电位） cd在S极下，感应电势的方向为d到c（d为低电位，c为高电位） 方向为：从d指向a 右手定则 第2章 直流电机 转过180°后 线圈仍沿逆时针旋转 ab在S极下，感应电势的方向为a到b（a为低电位，b为高电位） cd在N极下，感应电势的方向为c到d（c为低电位，d为高电位） 方向为：从a指向d a点正负交变 第2章 直流电机 输出的电势波形： B近似平顶波 输出平顶交流电 第2章 直流电机 用换向器和电刷 A片总接a点，B片总接d点 A、B换向片和导体一起旋转 电刷与换向片接触， 且空间位置不动 效果： A点：对N极，正 B点：对S极，负 第2章 直流电机 加换向器后的的电势波形： （1）脉动的直流电； （2）换向器就是一个机械的“整流器”，作用就是交流变直流 第2章 直流电机 二、直流电动机的工作原理 左手定则 加直流电，A+，B- 电流方向：abcd ab和cd受力相反，即产生电磁转矩 线圈逆时针转动 第2章 直流电机 转过180°后 电流方向：abcd ab和cd受力相反，即产生电磁转矩 线圈仍逆时针转动 电机连续旋转 第2章 直流电机 直流电动机模型 f＝BxιI 二、直流电动机的工作原理 第2章 直流电机 总结 关于换向器和电刷： 1、作用： （1）在直流发电机中起整流作用 交流 直流 （2）在直流电动机中起逆变作用 直流 交流 2、换向器和电刷是直流电机特有的 缺点：换向问题（火花、电磁干扰） 解决途径：无刷化---“无刷直流电机” 第2章 直流电机 直流电机的铭牌数据 直流电机铭牌数据包括：电机型号、额定功率、额定电压、额定电流、额定转速和励磁