11.汽车电工电子技术-项目四

eab由b指向a，则A电刷为“+”（正
板）；当线圈转过180°时，导体
cd处于N极下，且与A电刷连接，电
动势ecd由c指向d，则A电刷仍为
“+”。
图4.3 利用换向器获得直流电动势
图4.4为一个线圈交流电动势经两个半圆铜环与电刷两端引出 的电动势波形，它显然是半波整流状态，有明显脉动。如果 把一个圆铜环剖为互相绝缘的四等份，分别与两个线圈连接， 则脉动将减半。
不论电机作为发电机或作为电动机运行，电枢电势都是存
在的，不过发电机的电枢电势是电源电势，在电势的作用下 产生电流，电势与电流的方向一致，如图（a）所示，此时发 电机输出电功率；而电动机的电枢电势是反电势，它与外加 电压（电流）的方向相反，如图（b）所示，此时电动机消耗 电功率。
二、直流电动机结构
月Leabharlann 三、直流电机的电枢电势与电磁转矩
直流电机的电枢，就是指电刷间的电势，可用下式表示；
E Ce n
式中，E——电枢电势（V）； Ce——电势常数，取决于电机结构；
——每个磁极的磁通（Wb）；
n——电枢转速（r/min）。
在直流电机中当电枢绕组内有电流通过时，此电流将与磁场 相互作用，使电枢上每根导体受到电磁力F的作用，此电磁力F 在电机转轴上产生电磁转矩。
fx Bxil
f x ——电磁力的大小，单位N； Bx——每极磁通下的瞬时值，单位 Wb / m2 i——导体中流过的电流，单位为A；
l ——导体的有效长度，单位为m。
力的方向按左手定则来确定。
直流电动机工作原理：
如图所示，电刷A、B两端恒加直流电压U，在此瞬间位置， 导体lab处于N极下，电流从a到b，导体lab受到电磁力作用 而向左运动，导体lcd处于S极下，电流是从c到d，所受到电 磁力作用方向向右，从而形成一转矩，使线圈逆时针方向旋 转；当转过90°时，电刷不与换向片接触，而与换向片间绝 缘接触，此时线圈无电流，转矩消失，但由于惯性作用，
项目四 电动机和交流发电机
任务一 直流电动机 任务二 三相交流发电机
项目四 电动机和交流发电机
知识目标：
1.熟悉直流电动机和三相异步电动机的工作原理和结构； 2.掌握串励直流电动机的机械特性和运行、反转、制
动、调速的方法； 3.了解汽车用起动机和永磁电动机在汽车上的应用； 4.掌握三相交流发电机的励磁方式和工作原理及特性。
额定励磁电流：是指对应于额定电压、额定电流、额 定转速及额定功率时的励磁电流。
直流电动机的铭牌数据
型号 功率 电压 电流 转速 出品号数
Z2-62
励磁方式
22kW
励磁电压
220V 116A 1600r/min
励磁电流 定额 温升
××××
出厂日期
×××× 电机厂
并励
220V
2.06A 连续 80℃ ××××年×
1．定子部分
定子主要由主磁极、机座、换向磁极、电刷装置和端盖组成。
2．转子部分
直流电机的转子是电机的转动部分，由电枢铁心、电枢绕 组、换向器、电机转轴和轴承等部分组成。
3．铭牌数据及主要系列
铭牌数据主要包括：电机型号、电机额定功率、额定电 压、额定电流、额定转速和励磁电流及励磁方式等，此 外还有电动机的出厂数据、出厂编号、出厂日期等。
一般用途直流电动机 设计序号
Z2—62
电枢铁心长度代号 机座代号
额定功率：是指额定条件下电机所能供给的功率。
额定电压：是指在额定工况条件下，电机出线端的平均电压。 额定电流：是指电机在额定电压情况下，运行于额定功率， 此时的电 流值为电机的额定电流。
额定转速：是指对应于额定电压、额定电流，电机运 行于额定功率时所对应的转速。
eAB ead ecd eab 2Bmlabv sin x
由此可见，导体等速运动切割磁力线时， 导体上的感应电动势在时间上也按正弦 规律变化，即同 Bx 的规律变化，而 不是直流电动势。显然，如果磁场波 形是半个正弦波的话，则导体中感应 电动势在时间上也是半个正弦波。
图4.2 交流发电机原理模型
综上所述
图4.4 一个线圈电刷两端电动势的波形
直流发电机中线圈的感应电动势是交流的，借助于换向器 和电刷配合作用，才把交流电动势“换向”成为直流电动 势。由于这个原因，则把上述这种发电机称为换向器式直 流发电机。
3．直流电动机的工作原理
直流电动机的工作原理是基于电磁力定律，若磁场Bx与导 体l互相垂直，且导体l中通以电流i，则作用于载流导体l上 的电磁力为
e Blv
电动势e的方向按右手定则确定，即将 右手掌伸开，让磁力线垂直指向掌心， 大拇指指向导体运动方向，则与大拇指 成90°的其余四指所指方向便是导体中 感应电动势的方向，如图所示。
如果一匝对称线圈abcd，置于按正弦规律变化磁场 Bx Bm sin x
中，线圈两端a和d分别与线圈一起转动的两个铜环焊接，再在 两个铜环上分别压着固定不动的两个电刷A和B，如图4.2所示。 当线圈以v速度作逆时针旋转时，则在A，B两刷间产生的感应电 动势为
直流电机的电磁转矩可用下式表示：
T CT Ia
式中，T——电磁转矩（N·m）；
转子仍向前转，这时导体lab与lcd交 换位置，即lcd处于N极下，与A刷 连接，lab处于S极下，与B电刷连 接，电流从d进从a出，导体lcd受 电磁力作用，电磁力方向向左，导 体lab受到向右的电磁力，保持原来 转矩方向不变，从而使电动机继续 沿着逆时针方向旋转。
图4.5 直流电动机工作原理示意图
能力目标：
1.学会起动电动机的拆装与检测； 2.会拆解、组装交流发电机。
任务一 直流电动机
一、 直流电机的工作原理
1．电磁感应与右手定则
在一个均匀磁场B中，当放置一根有效长度为l的导体， 作垂直切割磁力线运动时，则在导体l上产生感应电动 势。这种由于导体切割磁力线而在导体上感应电动势 的现象称为电磁感应。
2．直流发电机工作原理
如果将图4.2中的两个铜环去掉一个，
而将留下的一个剖成互相绝缘的两
个半圆环，线圈两个端点分别接在
两个半圆环上，将A, B两电刷也分
别压在两个半圆环上，且固定不动，
其位置分别与磁极N, S对正，电机
线圈仍以逆时针方向旋转，如图4.3
所示，那么在图示瞬间，导线ab处
于N极下，与Ａ电刷连接，电动势