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直流电机的根本管事道理和构造

来源:鸿运,鸿运游戏,鸿运电子游戏发布时间:2020/01/29点击数:

  鸿运国际官网直流电机的基本工作原理和结构_理化生_高中教育_教育专区。第1章 直流电机 1.1 直流电机的基本工作原理和结构 1.1.1 直流电机的主要结构 主磁极:产生恒定的气隙磁通,由铁心和励磁绕组构成 换向磁极:改善换向。 定子 电刷装置:与换向片配合,完成直

  第1章 直流电机 1.1 直流电机的基本工作原理和结构 1.1.1 直流电机的主要结构 主磁极:产生恒定的气隙磁通,由铁心和励磁绕组构成 换向磁极:改善换向。 定子 电刷装置:与换向片配合,完成直流与交流的互换 机座和端盖:起支撑和固定作用。 转子 电枢铁心:主磁路的一部分,放置电枢绕组。 电枢绕组:由带绝缘的导线绕制而成,是电路部分。 换向器:与电刷装置配合,完成直流与交流的互换 转轴 轴承 第1章 直流电机 1.1 直流电机的基本工作原理和结构 1.1.2 直流电机的工作原理 一、直流发电机工作原理 直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。 右图为直流发电机的物理模型, N、S为定子磁极,abcd是固定在可 旋转导磁圆柱体上的线圈,线圈连 同导磁圆柱体称为电机的转子或电 枢。线圈的首末端a、d连接到两个 相互绝缘并可随线圈一同旋转的换 向片上。转子线圈与外电路的连接 是通过放置在换向片上固定不动的 电刷进行的。 第1章 直流电机 当原动机驱动 电机转子逆时针旋 转时同,线圈abcd 将感应电动势。如 右图,导体ab在N极 下,a点高电位,b 点低电位;导体cd 在S极下,c点高电 位,d点低电位;电 刷A极性为正,电刷 B极性为负。 第1章 直流电机 当原动机驱动电机转子逆时针 旋转1800 后,如右图。 导体ab在S极下,a点低电位, b点高电位;导体cd在N极下,c点 低电位,d点高电位;电刷A极性 仍为正,电刷B极性仍为负。 与电刷A接触的导体总是位于N 极下,与电刷B接触的导体总是位 于S极下,电刷A的极性总是正的, 电刷B的极性总是负的,在电刷A、 B两端可获得直流电动势。 实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。线圈分 布在电枢铁心表面的不同位置,按照一定的规律连接起来,构成 电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N、S极交替旋转多对。 第1章 直流电机 二、直流电动机工作原理 在磁场作用下,N极性下导体 直流电动机是将电能转变 ab受力方向从右向左,S 极下导 成机械能的旋转机械。 体cd受力方向从左向右。该电磁 把电刷A、B接到直流电源上,力形成逆时针方向的电磁转矩。 电刷A接正极,电刷B接负极。此 当电磁转矩大于阻转矩时,电机 时电枢线圈中将电流流过。 转子逆时针方向旋转。 第1章 直流电机 当电枢旋转到右图所示位置时 原N极性下导体ab转到S极 下,受力方向从左向右,原S 极下导体cd转到N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。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。 与直流发电机相同,实际的 直流电动机的电枢并非单一线圈, 磁极也并非一对。 第1章 直流电机 直流电 动机的 工作原 理示意 图: 第1章 直流电机 1.1.3 直流电机的铭牌数据 指轴上输出 的机械功率 电动机 额定功率PN 额定条件下电机 发电机 指电刷间输出的 额定电功率 所能提供的功率 额定电压U N 在额定工况下,电机 额定电流I N 出线端的平均电压 额定转速nN 发电机:是指输出额定电压; 在额定电压下,运行于 额定功率时对应的电流 在额定电压、额定电流下,运 电动机:是指输入额定电压。 行于额定功率时对应的转速. 额定励磁电流I fN 对应于额定电压、额定电流、额 定转速及额定功率时的励磁电流 电机铭牌上还标有其它数 据,如励磁电压、出厂日 期、出厂编号等。 第1章 直流电机 此外,电机铭牌上还标有其它数据,如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。 电机运行时,所有物理量与额定值相同——电机运行于 额定状态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行;运 行电流大于额定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电 机浪费,而长期过载运行会缩短电机的使用寿命。电机最好 运行于额定状态或额定状态附近,此时电机的运行效率、工 作性能等比较好。 第1章 直流电机 1.2 直流电机的电枢绕组简介 1.2.1 直流枢绕组基本知识 元件: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: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。 ? 极距:相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离,用 表示。 t=?D 2p 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,整个绕组成折叠式前进。 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 联起来,象波浪式的前进。 第一节距 y1 :一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。 第1章 直流电机 第二节距 y2 :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。 y 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。 单叠绕组 单波绕组 y ? y1 ? y2 y ? y1 ? y2 换向节距 yk :同一元件首末端连接的换向片之间的距离。 1.2.2. 单叠绕组 单叠绕组的特点是相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向 节距均为1,即:y ? yk ? 1 。 单叠绕组的展开图是把放在铁心槽里、构成绕组的所有元件取出 来画在一张图里,展示元件相互间的电气连接关系及主磁极、换向片、 电刷间的相对位置关系。 第1章 直流电机 单叠绕组的展开图 第1章 直流电机 根据单叠绕组的展开图可以得到绕组的并联支路电路图: 单叠绕组的的特点: 1)同一主磁极下的元件 串联成一条支路,主磁极 数与支路数相同。 2)电刷数等于主磁极数, 电刷位置应使感应电动势 最大,电刷间电动势等于 并联支路电动势。 3)电枢电流等于各支路 电流之和。 第1章 直流电机 1.2.3 单波绕组 单波绕组的特点是合成节距与换向节距相等,展开图如下 图所示。 两个串联元件放在 同极磁极下,空间位置 相距约两个极距;沿圆 周向一个方向绕一周后, 其末尾所边的换向片落 在与起始的换向片相邻 的位置。 第1章 直流电机 单波绕组的并联支路图: 单波绕组的特点 1)同极下各元件串联 起来组成一条支路,支 路对数为1,与磁极对 数无关; 2)当元件的几何形 状对称时,电刷在 换向器表面上的位 置对准主磁极中心 线,支路电动势最 大; 3)电刷数等于磁极数; 4)电枢电动势等于支路感应电动势; 5)电枢电流等于两条支路电流之和。 第1章 直流电机 1.3 直流电机的电枢反应 直流电机工作中,主磁极产生主磁极磁动势,电枢电流产生 电枢磁动势。电枢磁动势对主极磁动势的影响称为 电枢反应。 1.3.1直流电机的空载磁场 右图为一台四极直流电机空载时的磁场示意图。 当励磁绕组的串联匝数 为N f ,流过电流 I f,每 极的励磁磁动势为: Ff ? I f N f 第1章 直流电机 漏磁通 磁力线不进入电枢铁。