电机及拖动基础顾绳谷第四版课件-PPT课件
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向片组成，换向片之间用云 母绝缘。
电枢槽内的绝缘
1—换向片
2—连接片
8
第二节 直流电机的铭牌数据
直流电机的额定值有： 1、额定功率PN(kW) 2、额定电压UN(V) 3、额定电流IN(A) 4、额定转速nN(r/min) 5、额定励磁电压UfN(V)
9
指轴上输出 的机械功率
电动机
额定功率 PN
流电动势，作为直流电源，输出电能。
3来自百度文库
二、直流电机的结构
1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极 6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心
直流电机剖面图
4
5
（一）直流电机的静止部分 1、主磁极
2、换向极
1—主磁极铁心 2—励磁绕组 3—机座
1—换向极铁心
2—换向极绕组
3、机座——用来固定主磁极、换向极和端盖；
（二）直流发电机的工作原理
用原动机拖动电枢逆时针方向恒速 转动，线圈边ab和cd就分别切割不同 极性磁极下的磁场，线圈中产生了交 变的电动势。由于换向器配合电刷对 电流的换向作用，在电刷A、B端的 电动势确是直流电动势。
一台直流电机 作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢
旋转，拖动生产机械旋转 ，输出机械能； 作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直
1-2、3-4、5-6、7-8 分别构成4个线圈
12
13
14
15
16
二、绕组的基本形式
（一）单叠绕组
单叠绕组的特点：元件的两个端子连 接在相邻的两个换向片上。
单叠绕组的所有的相邻元件依次串联， 即后一元件的首端与前一元件的末端 连在一起，接到一个换向片上。最后 一个元件末端与第一个元件首端连接 在一起，形成一个闭合回路。
26
4个元件所产生的电枢磁动势波形
电枢反应后磁动势波形
1、有负载时气隙磁场发生了畸变 2、电枢反应呈现去磁作用
27
第五节 感应电动势和电磁转矩的计算
一、感应电动势的计算
直流电机无论作电动机运行，还是发 电机运行，电枢内部都感应产生电动势。
t
2pn
60 2pn
60
式中，n—电枢的转速；p—极对数。
23
二、直流电机的空载磁场
直流电机的空载磁场是指电枢电流等于零或者很小时，由励磁磁动 势单独建立的磁场。
24
气隙中主磁场磁通密度的分布
磁化曲线
25
三、直流电机负载时的磁场及电枢反应
当直流电机带上负载以后，在电机磁路 中又形成一个磁动势，这个磁动势称为电 枢磁动势。
此时的电机气隙磁场是由励磁磁动势和 电枢磁动势共同产生的。电枢磁动势对气 隙磁场的影响称为电枢反应。
根据电磁感应定律，一个匝数为 N 的y 元件 中感应电动势的平均值为：
当安装换向器以后，将直流电压加于电刷端，直流电流经电刷流 过电枢上的线圈，则产生电磁转矩，电枢在电磁转矩的作用下就旋 转起来。由于换向器配合电刷对电流的换向作用，使得线圈边只要 处在N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向；而在S 极下时，总是从电刷B流出的方向，就使电动机能够连续地旋转。
2
元件的跨距：上层元件边与下层元 件边的距离（用槽数表示）称为跨距。 一般要求元件的跨距等于电机的极距。
右上图中，跨距为4槽。
17
18
19
（二）单波绕组
单波绕组—不是把元件依串联，而是把相隔大约两个极距， 即在磁场中的位置差不多相对应的元件连接起来。
20
21
直流电机的电枢绕组除了单叠、单波两种基本形式以外，还有其他 形式，如复叠绕组、复波绕组、混合绕组等。
11
第三节 直流电机的绕组
对绕组的要求：在能够通过规定的电 流和产生足够的电动势的前提下，尽 可能节省铜和绝缘材料，并且结构简 单、运行可靠。
一、简单的绕组
右图只是说明原理的示意图。它的缺 点是：随着电枢的转动，始终只有一个 线圈有电流。这样的话，材料没有充分 利用，产生的总转矩或电势均很小。
解决办法：用4个换向片将4个线圈都连接 起来，成为一个闭合绕组，两个不同的元 件边连接一个换向片。每个元件的两个元 件边连接2个不同的换向片。共用了4个换 向片，节省了材料，提高了输出转矩。
另外，又作为磁路的一部分。
6
4、电刷装置
1—刷握 2—电刷 3—压紧弹簧 4—铜丝辫
（二）直流电机的转动部分 1、电枢铁心
a)—电枢铁心 冲片
b)—电枢铁心
7
2、电枢绕组——由许多按
一定规律连接的线圈组成。 1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘
3、换向器——由许多换
第二章 直流电机
第一节 直流电机的工作原理及结构
一、直流电机的工作原理 （一）直流电动机的工作原理
载流导体在磁场中受到的力
f Bil
B — 磁场的磁感应强度(Wb/m2) i — 导体中的电流(A) l — 导体的有效长度(m)
当线圈ax中通入直流电流时，线圈边a和x上均受到电磁力，根据 左手定则确定力的方向。这一对电磁力形成了作用于电枢的一个电 磁转矩。
额定条件下电机
所能提供的功率
发电机
指电刷间输出的 额定电功率
额定电流 IN
额定电U压N 在额定工况下，电机
在额定电压下，运行于 额定功率时对应的电流
出线端的平均电压
额定转速nN
发电机：是指输出额定电压； 电动机：是指输入额定电压。
在额定电压、额定电流下，运 行于额定功率时对应的转速
10
额定励磁电流IfN
22
第四节 直流电机的励磁方式及磁场
一、直流电机的励磁方式
1、他励直流电机——励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而是由 其他直流电源对励磁绕组供电。
2、并励直流电机——励磁绕组与电枢绕组并联。
3、串励直流电机——励磁绕组与电枢绕组串联。
4、复励直流电机——两个励磁绕组，一个与电枢绕组并联，
另一个与电枢绕组串联。
对应于额定电压、额定电流、额
励磁方式
定转速及额定功率时的励磁电流
指直流电机的励磁线圈与电枢线
圈的连接方式
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。
电枢槽内的绝缘
1—换向片
2—连接片
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第二节 直流电机的铭牌数据
直流电机的额定值有： 1、额定功率PN(kW) 2、额定电压UN(V) 3、额定电流IN(A) 4、额定转速nN(r/min) 5、额定励磁电压UfN(V)
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指轴上输出 的机械功率
电动机
额定功率 PN
流电动势，作为直流电源，输出电能。
3来自百度文库
二、直流电机的结构
1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极 6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心
直流电机剖面图
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（一）直流电机的静止部分 1、主磁极
2、换向极
1—主磁极铁心 2—励磁绕组 3—机座
1—换向极铁心
2—换向极绕组
3、机座——用来固定主磁极、换向极和端盖；
（二）直流发电机的工作原理
用原动机拖动电枢逆时针方向恒速 转动，线圈边ab和cd就分别切割不同 极性磁极下的磁场，线圈中产生了交 变的电动势。由于换向器配合电刷对 电流的换向作用，在电刷A、B端的 电动势确是直流电动势。
一台直流电机 作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢
旋转，拖动生产机械旋转 ，输出机械能； 作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直
1-2、3-4、5-6、7-8 分别构成4个线圈
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二、绕组的基本形式
（一）单叠绕组
单叠绕组的特点：元件的两个端子连 接在相邻的两个换向片上。
单叠绕组的所有的相邻元件依次串联， 即后一元件的首端与前一元件的末端 连在一起，接到一个换向片上。最后 一个元件末端与第一个元件首端连接 在一起，形成一个闭合回路。
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4个元件所产生的电枢磁动势波形
电枢反应后磁动势波形
1、有负载时气隙磁场发生了畸变 2、电枢反应呈现去磁作用
27
第五节 感应电动势和电磁转矩的计算
一、感应电动势的计算
直流电机无论作电动机运行，还是发 电机运行，电枢内部都感应产生电动势。
t
2pn
60 2pn
60
式中，n—电枢的转速；p—极对数。
23
二、直流电机的空载磁场
直流电机的空载磁场是指电枢电流等于零或者很小时，由励磁磁动 势单独建立的磁场。
24
气隙中主磁场磁通密度的分布
磁化曲线
25
三、直流电机负载时的磁场及电枢反应
当直流电机带上负载以后，在电机磁路 中又形成一个磁动势，这个磁动势称为电 枢磁动势。
此时的电机气隙磁场是由励磁磁动势和 电枢磁动势共同产生的。电枢磁动势对气 隙磁场的影响称为电枢反应。
根据电磁感应定律，一个匝数为 N 的y 元件 中感应电动势的平均值为：
当安装换向器以后，将直流电压加于电刷端，直流电流经电刷流 过电枢上的线圈，则产生电磁转矩，电枢在电磁转矩的作用下就旋 转起来。由于换向器配合电刷对电流的换向作用，使得线圈边只要 处在N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向；而在S 极下时，总是从电刷B流出的方向，就使电动机能够连续地旋转。
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元件的跨距：上层元件边与下层元 件边的距离（用槽数表示）称为跨距。 一般要求元件的跨距等于电机的极距。
右上图中，跨距为4槽。
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（二）单波绕组
单波绕组—不是把元件依串联，而是把相隔大约两个极距， 即在磁场中的位置差不多相对应的元件连接起来。
20
21
直流电机的电枢绕组除了单叠、单波两种基本形式以外，还有其他 形式，如复叠绕组、复波绕组、混合绕组等。
11
第三节 直流电机的绕组
对绕组的要求：在能够通过规定的电 流和产生足够的电动势的前提下，尽 可能节省铜和绝缘材料，并且结构简 单、运行可靠。
一、简单的绕组
右图只是说明原理的示意图。它的缺 点是：随着电枢的转动，始终只有一个 线圈有电流。这样的话，材料没有充分 利用，产生的总转矩或电势均很小。
解决办法：用4个换向片将4个线圈都连接 起来，成为一个闭合绕组，两个不同的元 件边连接一个换向片。每个元件的两个元 件边连接2个不同的换向片。共用了4个换 向片，节省了材料，提高了输出转矩。
另外，又作为磁路的一部分。
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4、电刷装置
1—刷握 2—电刷 3—压紧弹簧 4—铜丝辫
（二）直流电机的转动部分 1、电枢铁心
a)—电枢铁心 冲片
b)—电枢铁心
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2、电枢绕组——由许多按
一定规律连接的线圈组成。 1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘
3、换向器——由许多换
第二章 直流电机
第一节 直流电机的工作原理及结构
一、直流电机的工作原理 （一）直流电动机的工作原理
载流导体在磁场中受到的力
f Bil
B — 磁场的磁感应强度(Wb/m2) i — 导体中的电流(A) l — 导体的有效长度(m)
当线圈ax中通入直流电流时，线圈边a和x上均受到电磁力，根据 左手定则确定力的方向。这一对电磁力形成了作用于电枢的一个电 磁转矩。
额定条件下电机
所能提供的功率
发电机
指电刷间输出的 额定电功率
额定电流 IN
额定电U压N 在额定工况下，电机
在额定电压下，运行于 额定功率时对应的电流
出线端的平均电压
额定转速nN
发电机：是指输出额定电压； 电动机：是指输入额定电压。
在额定电压、额定电流下，运 行于额定功率时对应的转速
10
额定励磁电流IfN
22
第四节 直流电机的励磁方式及磁场
一、直流电机的励磁方式
1、他励直流电机——励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而是由 其他直流电源对励磁绕组供电。
2、并励直流电机——励磁绕组与电枢绕组并联。
3、串励直流电机——励磁绕组与电枢绕组串联。
4、复励直流电机——两个励磁绕组，一个与电枢绕组并联，
另一个与电枢绕组串联。
对应于额定电压、额定电流、额
励磁方式
定转速及额定功率时的励磁电流
指直流电机的励磁线圈与电枢线
圈的连接方式
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。