直流电机-1

1哈工大微特电机与控制研究所
李勇教授/博导
第三章变压器
上节课•等效电路
•基本方程式组
•相量图
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第二章直流电机
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第一节直流电机的基本原理和结构
一、直流电机的基本原理
1、直流发电机的基本原理
•直流发电机的物理模型
-外力带动线圈转动
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•先不放换向器
•线圈逆时针旋转
•ab在N极下，电势由b到a
•cd在S极下，电势由d到c
•总电势：2e
•方向：d到a
右手定则
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•转过180度后
•线圈仍逆时针旋转
•ab在S极下，电势由a到b
•cd在N极下，电势由c到d
•总电势：2e
•方向：a到d
•特点：a点正负交变
右手定则
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•e = Blv
•电势波形取决于磁密波形（B ：近似平顶波）•输出交流电
•电势波形
t
ωO e
8•
有换向器和电刷•
换向片：半圆形•
A 片总接A 点•
换向片和导体一起旋转•电刷空间位置不动
•A 点：总是N 极下的，正
•B 点：总是S 极下的，负
•结果：输出直流电！！
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•脉动的直流电
•加换向器后的电势波形
O t ωe
•改善方法：元件越多，脉动越小
•元件多时：换向器→换向片
•注意几点：
¾线圈内电势是交流电；
¾电刷间电势为直流电；
¾电流方向与电势相同；
¾从空间看，电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的；
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第二章 直流电机
２、直流电动机的基本原理 • 加直流电，A+，B• 电流方向：a到b，c到d • 受力方向： ab从右向左，cd从左向右 • 力偶 → 转矩 • 转矩方向：逆时针 使线圈旋转
左手定则
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第二章 直流电机
• 转过180度后 • 电流方向：d到c，b到a • 受力方向为： cd从右向左，ab从左向右 • 转矩方向：仍是逆时针 • 结果： - 可以使电机连续旋转
左手定则
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第二章 直流电机
注意几点： ¾ 线圈电流是交流，随着所处磁极极性的改变而改 变的； ¾ 电磁转矩的方向一直保持不变，电机连续旋转 ¾ 外加电压、电流是直流， 电枢线圈内电流是交 流； ¾ 产生的电磁转矩是驱动性质的
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第二章 直流电机
直流电机的可逆原理： - 同一台直流电机，通过改变外界条件， 可当发 电机运行， 也可当电动机运行 - 用外力让转子转动，就是发电机 - 通进直流电，就是电动机
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第二章 直流电机
二、直流电机的基本结构 • 总体结构： 定子 主磁极 换向磁极 电刷 机座 端盖 电枢铁心 电枢绕组 换向器 转轴 轴承
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转子


第二章 直流电机
1、定子 • 主磁极： - 作用：建立主磁场 - 构成：电励磁- 主极铁心和套在铁心上的绕组 永 磁- 永久磁铁，粘接在机壳上
电磁结构 永磁结构
N
S
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第二章 直流电机
• 机座： - 作用：支撑 磁路的一部分，必须导磁 • 电刷： - 作用：引入引出电流 - 构成： 用石墨制成，有弹簧压住
N
S 电刷
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第二章 直流电机
2、转子 • 铁心 - 作用：电枢绕组的支撑部件 - 构成：用0.5㎜厚的，冲有齿、槽的硅钢片叠压而成
槽 齿
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第二章 直流电机
• 绕组 - 放在铁芯槽内 - 很多线圈构成，封闭绕组
槽楔
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第二章 直流电机
• 直流电机特有结构——换向器和电刷
换向器
• 注意：换向片之间要绝缘！
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•直流电机的转子-电枢轴承
换向器
绕组
铁心
转轴
•发电机：发电的核心•电动机：产生转矩的核心•最关键部件•转子：电枢，枢纽
换向器和电刷几点说明：
¾作用：
•换向器在直流发电机中起整流作用
交流直流
•换向器在直流电动机中起逆变作用
直流交流
¾换向器和电刷是直流电机中特有的
¾缺点：存在换向问题（火花，电磁干扰等）
¾解决途径：无刷化—无刷直流电机
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三、直流电机的额定值
•额定值—制造厂对电气设备在指定工作条件下运行时
规定的一些量值
•额定值通常标在铭牌上，又叫铭牌值
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-直流发电机：是电功率，P N ＝U N ·I N -直流电动机：是机械功率，P N ＝U N ·I N ·η
★•额定电流I N ：额定状态下出线端电流；A •额定转速n ：额定状态下的电机转速; r/min
•额定功率P N ：输出功率; kW
•额定电压U N ：额定状态下出线端电压；V 额定功率：对电动机、发电机不一样
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第二节直流电机的电枢绕组
•电枢绕组—电磁感应的关键部件之一
-直流电机的电路部分
绕组实物图
•对电枢绕组的要求
•通过规定的电流
•产生足够的电势和转矩•消耗的有效材料最省
•强度高（机械、电气、热）•运转可靠•结构简单
一、电枢绕组的基本术语
1、磁极中心线：
-极轴线
2、几何中心线：
-磁极之间的平分线
-磁极中性线
3、极距τ：
-铁心表面一个磁极所占的距离
-单位：槽数N S
ττ
磁极中心线几何中心线
26
Thanks for your
attention!
谢谢！
27。