直流电动机.ppt
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《直流电机》PPT课件
11
电刷
FE
+
N IE
U
F
I
–
S
换向片
根据右手定则知，E和原通入的电流方向相反，
其大小为：
EKEn
KE：与电机结构有关的常数
：磁通
n：电动机转速
单位： （韦伯），精选n课（件转ppt /每分），E（伏）
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二、 电枢绕组中电压的平衡关系
因为E与通入的电流方向相反，所以叫反电势。
UEIaRa
U：外加电压 Ra:绕组电阻
KT：与线圈的结构有关的常数 （与线圈大小，磁极的对数等有关）
：线圈所处位置的磁通
Ia：电枢绕组中的电流 单位： （韦伯），Ia（安培），T（牛顿•米）
由转矩公式可知：
(1)产生转矩的条件：必须有励磁磁通和电枢电流。
(2)改变电机旋转的方向：改变电枢电流的方向或者
改变磁通的方向。
精选课件ppt
14
直流电机由定子、转子和机座等部分构成。 机座
磁极
转子
励磁 绕组
励磁式直流电动机结构
精选课件ppt
8
1. 转子（又称电枢） 由铁芯、绕组（线圈）、换向器组成。
2. 定子 定子的分类：
永磁式：由永久磁铁做成。
励磁式：磁极上绕线圈，然后在线圈中 通过直流电，形成电磁铁。
励磁的定义：磁极上的线圈通以直流电
直流电动机ppt
推论： （1）额定运行时总损耗
p
2
I
2 N
Ra
；
（2）可从额定数据来估算电枢回路总电阻。
Ra
1 2
U N
IN
I
2 N
PN
上述结论和推论具有普遍性
并励（他励）电动机机械特性
机械特性反映得是转速与电磁转矩之间的变化规律。
从
U
Ea
Ia Ra
CE
n Ia Ra
CE
n
M em
CM
Ra
n
U
CE
Ra
CECM 2
（3）功率平衡式
电动机从电源输入的电功率为：
P1 U I Ea Ia (Ra R ) Ia U I f
Ea I a
I
2 a
(
Ra
R )
UI
f
Pem pcua pcuf
Pem EaIa Mem (M 2 M0 ) P2 p0
2 n
60
p0 p fe pmec pad
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直流电动机的机械特性ppt课件
接线盒
(5) 额定转矩（TN） ：额定状态下电动机轴上输出的机械转矩；
(6) 励磁方式（IfN） ：
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
复励方式有两个励磁绕组，其并励励磁绕组（B1B2） 与电枢（H1H2）并联。串励励磁绕组（C1C2）与电枢 （H1H2）串联。
B1
C1
C2
R'f
Uf
B2
H1
R'f H2
原理电路图
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
电枢铁心
换向绕组
—其槽孔中放置电枢绕组
电枢绕组
转
— 产生感应电动势、电
子
磁转矩
换向器
— 与电刷一起，共同完成
直流电和交流电的转换
转轴 — 输入或输出机械功率
励 磁主 绕磁 组极
换向极
转转 轴子
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
直流电机ppt
直流电动机调速
❖特点
（1）工作时电枢电压一定，电压调节时，不允许超过UN，
而 n U，所以调速只能向下调。
（2）可得到平滑、无级调速。 （3）调速幅度较大。
直流电动机调速
3、 改变转子电阻调速
其中
n0
U
K
Φ
E
，n
Ra
KT
K
Φ
E
2
T
n 在电枢中串入电阻，使 n 、 n0
n0不变，即电机的特性曲线变
电磁转矩 T 为驱动转矩，在电机运行时，必须和外加负载和空载损耗 的阻转矩相平衡，即
TL： 负载转矩 T0 ：空载转矩
转矩平衡过程：当负载转矩（TL）发生变化时，通过电机转速、 电动势、电枢电流的变化，电磁转矩自动调整，以实现新的平 衡。
四、直流电动机的运行特性
工作特性
n,Te , f (P2 )
a) 电枢反应增磁
b) 电枢反应去磁
图2-3 电刷不在几何中性线上时，电枢磁动势的直轴分量
三、直流电动机基本方程
电压平衡方程
U E Ia Ra
E Cen
U ：外加电压 Ra: 绕组电阻
Ra
+
+
Ia
U
ME
–
–
图3-1 稳态运行时直流电机电路图
以上两公式反映的概念：
直流电动机PPT课件
节目录
电路与电工技术
（4）额定转速
指电机在额定电压、额定电流和额定输出功率时，直流电 机的旋转速度。单位为转/分【r/min】。
此外，直流电机的额定数据还有工作方式、励磁方式、 额定励磁电压、额定温升、额定效率等。
额定值是选用或使用电机的主要依据，一般希望电机按 额定值运行。但实际上，电机运行时的各种数据可能与额 定值不同，它们由负载的大小来确定。若电机的电流正好 等于额定值，称为满载运行；若电机的电流超过额定值， 称为过载运行；若比额定值小得多，称为轻载运行。长期 过载运行将使电机过热，降低电机寿命甚至损坏；长期轻 载运行使电机的容量不能充分利用。两种情况都将降低电 机的效率，都是不经济的。故在选择电机时，应根据负载 的要求，尽可能使电机运行在额定值附近。
直流电机的转子都 包含哪几部分？各 部分作用如何？
电路与电工技术
6.2 直流电动机的基本工作原理
1. 直流电动机的基本工作原理
直流电动机的工作原理也是
建立在电磁力和电磁感应的基
A
础上。图中N和S为直流电机的
一对定子磁极；电枢绕组用一
个单匝线圈来表示；线圈的两 个引出端分别联在两个换向片
I
B
上，换向片上压着电刷A和B。 _ U +
额定电磁转矩为
TN95n P 5 N N 09535 100 3 040 .4 1N •m
电路与电工技术
（4）额定转速
指电机在额定电压、额定电流和额定输出功率时，直流电 机的旋转速度。单位为转/分【r/min】。
此外，直流电机的额定数据还有工作方式、励磁方式、 额定励磁电压、额定温升、额定效率等。
额定值是选用或使用电机的主要依据，一般希望电机按 额定值运行。但实际上，电机运行时的各种数据可能与额 定值不同，它们由负载的大小来确定。若电机的电流正好 等于额定值，称为满载运行；若电机的电流超过额定值， 称为过载运行；若比额定值小得多，称为轻载运行。长期 过载运行将使电机过热，降低电机寿命甚至损坏；长期轻 载运行使电机的容量不能充分利用。两种情况都将降低电 机的效率，都是不经济的。故在选择电机时，应根据负载 的要求，尽可能使电机运行在额定值附近。
直流电机的转子都 包含哪几部分？各 部分作用如何？
电路与电工技术
6.2 直流电动机的基本工作原理
1. 直流电动机的基本工作原理
直流电动机的工作原理也是
建立在电磁力和电磁感应的基
A
础上。图中N和S为直流电机的
一对定子磁极；电枢绕组用一
个单匝线圈来表示；线圈的两 个引出端分别联在两个换向片
I
B
上，换向片上压着电刷A和B。 _ U +
额定电磁转矩为
TN95n P 5 N N 09535 100 3 040 .4 1N •m
直流电动机的机械特性PPT课件
31
第31页/共60页
2.3 直流电动机的机械特性
2.3.1 他励电动机的机械特性
2．固有特性
例题2-2
已知：PN =75kW，UN=220V， IN=383A， nN=1500r/min，电枢总电阻Ra=0.0192，
解：
n0
UN
CeN
UN Ke
理想空载转速
K
Ra
Ce
Cm
2 N
Ra KeKm
U
_
式中 T0 为电机的空载阻转矩
T2 为电机的输出转矩
TL 为电机的负载转矩
稳定运行时 T2 TL
Tem T0 TL
第20页/共60页
IB
nF n
I
F
20
2.2 直流电机的基本原理
4.直流电动机的基本关系
4）电压平衡方程
+
U
电枢回路电压平衡方程
_
U Ea Ia Ra （2-6）
+
U
_
第21页/共60页
2.3.1 他励电动机的机械特性
2．固有特性
定义：
在额定运行条件下，即UN、N、R=Ra，所得到
的机械特性为固有特性。
n
UN
CeN
Ra
CeCmN2
T
理想空载转速
n0
UN
CeN
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2.3 直流电动机的机械特性
2.3.1 他励电动机的机械特性
2．固有特性
例题2-2
已知：PN =75kW，UN=220V， IN=383A， nN=1500r/min，电枢总电阻Ra=0.0192，
解：
n0
UN
CeN
UN Ke
理想空载转速
K
Ra
Ce
Cm
2 N
Ra KeKm
U
_
式中 T0 为电机的空载阻转矩
T2 为电机的输出转矩
TL 为电机的负载转矩
稳定运行时 T2 TL
Tem T0 TL
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IB
nF n
I
F
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2.2 直流电机的基本原理
4.直流电动机的基本关系
4）电压平衡方程
+
U
电枢回路电压平衡方程
_
U Ea Ia Ra （2-6）
+
U
_
第21页/共60页
2.3.1 他励电动机的机械特性
2．固有特性
定义：
在额定运行条件下，即UN、N、R=Ra，所得到
的机械特性为固有特性。
n
UN
CeN
Ra
CeCmN2
T
理想空载转速
n0
UN
CeN
《直流电动机》课件
直流电动机的工作原理
总结词
解释直流电动机的工作原理。
详细描述
直流电动机的工作原理基于安培定律和法拉第电磁感应定律。当电流在磁场中 流动时，会产生电磁力，该力驱动转子旋转，从而将电能转换为机械能。
直流电动机的特点
总结词
列举直流电动机的优点和缺点。
详细描述
直流电动机具有控制简单、调速性能好、启动转矩大等优点，广泛应用于电力机 车、地铁、城市无轨电车、录像机、DVD、照相机等领域。但同时，直流电动机 也存在着维护成本高、效率低等缺点。
市场发展前景
工业自动化
随着工业自动化程度的提高，直 流电动机作为重要的动力设备，
其市场需求将进一步扩大。
新能源汽车
新能源汽车的快速发展将带动直 流电动机市场的增长，如电动汽 车、混合动力汽车等都需要大量
直流电动机作为动力系统。
智能家居Βιβλιοθήκη Baidu
智能家居市场的不断扩大也将为 直流电动机带来新的应用场景， 如智能吸尘器、智能扫地机器人
定期检查电刷与换向器的磨损情况，及时 更换磨损严重的部件，以保证电动机的正 常运行。
03 直流电动机的分类
有刷直流电动机
总结词
有刷直流电动机是最早的直流电动机形式，其结构简单，成本低，但寿命相对较短。
详细描述
有刷直流电动机主要由定子和转子组成，定子上安装有励磁绕组，而转子上安装有电枢绕组。通过改变电枢绕组 的电流方向，可以改变转子的旋转方向。由于需要定期更换碳刷和换向器，因此有刷直流电动机的寿命相对较短 。
直流电机工作原理 ppt课件
ppt课件
29
课后复习要点
1.直流电机基本工作原理；换向器和电刷的 作用。
2.直流电机基本结构 预习直流电机绕组(极轴线、几何中线、极
距、绕组元件、绕组节距等。
3.预习电枢反应和直流电机负载时的磁场。 4.预习直流机的电磁转矩和感应电势。 思考题：P33 1-1
ppt课件
30
说明
在实际运行时，电机各物理量在额定值时的运 行，称为额定运行。电机处于额定运行状态， 具有良好的性能，工作可靠。当电机电流小于 额定电流时的运行，称为欠载运行，电机长期 欠载，效率不高，造成浪费；当电机电流大于 额定电流时的运行，称为过载运行，长期过载， 使电机过热，降低使用寿命甚至损坏电机。所 以额定值是选择电机的依据，应根据实际使用 情况，合理选择电机容量，使电机工作在额定 运行状态。
ppt课件
17
在电动机中换向器和电刷的作用
换向器和电刷的共同作用是： ①将刷间的直流电逆变成线圈中的
交流电；
②把外面不转的电路与转动的电路 连接。
ppt课件
18
Βιβλιοθήκη Baidu
直流电动机工作原理示意图
图1-3 直流pp电t课动件 机工作原理图
19
直流机结构
ppt课直件 流电机的基本结构
20
1.1.2直流电机的基本结构
相关主题
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O
B．ad边受磁场力方向垂直纸面向外 a
b
C．bc边受磁场力方向垂直纸面向外
D．使线圈顺时针方向（俯视）转动 d
c
O
如何测量电动机的效率？
讨论： 1、如何测定电动机的输出功率和输入功率？ 2、设计实验方案，并画出实验装置示意图。 3、需要测定的物理量有哪些？并写出计算电动机效率 的表达式。
如何测量电动机的效率？
IU mgv I 2R
R
IU
mgv I2
436 1410 0.8 42
2
mgv 1410 0.8 77.8%
IU
4 36
自我评价
2、如图所示边长为L，电流为I的单匝正方形线圈，平
行于磁场方向，放入磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈
可绕OO轴转动，线圈在图示位置时有（
）
A．ab边受磁场力BIL
回家作业
1、练习册P75～77：1～7、11、12 2、完成学案 3、辅导与训练P124～125
以上有不当之处，请大家给与批评指正， 谢谢大家！
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左手定则
F
S
I
N
F
D、直 流电动机
日常生活中的电动机实例
电动机的工作过程中发生了怎样的能量转化？
直流电动机
电动机是一种将电能转变为机械能的装置。
工作原理
基本结构
作用在电动机线圈 上的磁场力使电动 机转子产生转动的 作用。
电枢（线圈）
（转子）
永磁体 （定子）
换向器
电刷
直流电动机的工作原理
线圈平面 // 磁场方向
间短，误差较大。
如果重物过重 , 则会怎样?
电动机不工作。我们把这种现象叫做“卡转”或
“卡死”， 一旦卡转， 电动机不再输出机械能，输入
电能全部转化为内能，由于电动机线圈电阻很小，这样
电流很大，温度升高后烧毁电动机。所以，电动机不能
在超负荷下工作，更不能卡转。
小结
1、直流电动机的基本结构 2、直流电动机的工作原理 3、电动机的效率
P出
IUt 设计图：
P入
F的值如何确定呢?
如何测量电动机的效率？
F的值如何确定呢? 等于重物的重力。
一定等于重物的重力吗？什么时候相等? 匀速上升时。
滑线变阻器的作用：改变电流大小，即改变重物上升的
实验误差：
速度。
如秒表测时间，刻度尺测长度，误差较大。并且
安培表，伏特表的读数由于读数本来就不大，加上时
IUt FS Q
由于作用时间相等，等式两边同除以时间t
IU FS Q
t
t
电功率 = 机械功率+单位时间内产生的内能
（损耗功率（）产生的热功率）
P入 P出 P损耗 P热
电动机的效率
输出机械功率P出 输入电功率P入
100%
电动机的效率<100%
P入 P出 P热
输出机械功率P出 输入电功率P入
100%
电动机输入电功率：P入 IU
输出机械功率为：
P出
W t
FS t
Fv
产生的热功率为： P热 I 2 R
例题分析
1、一直流电动机提升重物的装置如 图所示, 重物的质量m=14kg，加在 电动机两端的电压U=36V,不计各处 摩擦,当电动机以v=0.8 m/s的恒定 速度匀速向上提升重物时,电路中的 电流强度I=4A，求电动机线圈的电 阻和电动机的效率。(g取10m/s2)
线圈平面 磁场平面
依靠惯性
顺时针转动
断路
电动机会不会停止在该位置不动， 为什么？
直流电动机的工作原理
线圈平面 //磁场平面
线圈平面 磁场平面
依靠惯性
顺时针转动
直流电动机-马达动画演示
断路
直流电动机的工作原理
依靠惯性
图甲
图乙
依靠惯性
图丙
图丁
换向器的作用是什么？
电动机会停在图乙或图丁的位置不动吗？
不会。因为惯性的作 用，线圈继续转动，转 过该位置又受到顺时针 转动的作用力。
但是如果电动机因为某种原因恰好停在这个位置， 却是难以直接启动。该位置称为“死点”。为了防止 死点，通常直流电动机制成了多极，多线圈的形式， 这样总有一个线圈不在死点，便于启动。
电动机的效率 <100%
电能
机械能 + 内能
换向器的作用
通过不断变换电流方向来保持线圈中电流在磁场 中的方向不变，从而使它始终受到同一方向的作用力， 而不停转动。如果没有换向器，线圈只会在磁场中不停 摆动。（从上往下看，线圈中的电流方向始终为逆时针； 从前往后看，线圈的转动方向也始终为顺时针。）
电动机会不会停在线圈和磁场垂直的位置？
依ຫໍສະໝຸດ Baidu惯性
设计实验：
在电动机轴上系紧一根细绳 , 绳的另一端吊一重物 。输入功 率是电源提供的电功率。首先连接好电路 , 电流表串联在电路中 ,
电压表并联在电动机两侧 , 由电压表和电流表读数之积就是输入
功率。输出功率即电动机对外做功的功率 , 也就是提重物的功率 ,
Fs 等于FS / t， 这样我们得到了电动机效率