《控制电机》课件解析

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。

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。
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臵，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
直流电 动机的 工作原 理示意 图:
第作原理和结构
1.1.2 直流电机的主要结构
定子
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。
电刷装臵：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。
电枢铁心：主磁路的一部分，放臵电枢绕组。 电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。 转子 换向器：与电刷装臵配合,完成直流与交流的互换。
第1章 直流电机
基本要求：
1.掌握直流电机的基本工作原理； 2.了解直流电机的基本结构和各部件的主要作用； 3.明确直流电机的铭牌中主要额定数据及其含义以及在使用电机时应当注意的事项； 4.理解单叠绕组和单波绕组各节距的计算方法； 4.能够看懂并会绘制单叠绕组和单波绕组的展开图。了解各绕组的主要特点； 5.了解电枢反应对电机的影响； 6.掌握电枢电动势和电磁转矩的计算公式； 7.理解直流发电机和直流电动机中电枢电动势和电磁转矩的性质； 8.了解直流电机的换向过程和改善换向的方法； 9.了解直流电机的各种励磁方式； 10.掌握电磁功率的关系式，并理解直流电机中机电能量是可以彼此互相转换的； 11.了解电机的可逆原理。了解如何判断一台电机是电动状态还是发电状态； 12.掌握根据发电机惯例和电动机惯例的稳态运行基本方程式； 13.掌握自励直流发电机的自励建压过程和条件； 14.掌握直流发电机的运行特性； 15.掌握他励直流电动机运行时电机内的功率关系。
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
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。
额定电流 IN
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. 电机铭牌上还标有其它数 额定励磁电流 I fN 据，如励磁电压、出厂日 对应于额定电压、额定电流、额 期、出厂编号等。 定转速及额定功率时的励磁电流
发电机：是指输出额定电压；
额定转速 nN 在额定电压下，运行于
转 轴：由钢铁做成。 轴 承：
第1章 直流电机
第1章 直流电机
第1章 直流电机
第1章 直流电机
第1章 直流电机
1.1.3 直流电机的铭牌数据及主要系列 额定功率 PN
指轴上输出 电动机 指电刷间输出的 发电机 额定条件下电机 的机械功率 额定电功率 所能提供的功率 额定电压 UN
在额定工况下，电机 出线端的平均电压
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
当电枢旋转到右图所示位臵时 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
本章主要讨论直流电机的基本结构和工作原理，讨论直流电 机的磁场分布、感应电动势、电磁转矩、电枢反应及影响、换向 及改善换向方法，从应用角度分析直流发电机的运行特性和直流 电动机的工作特性。 1.1 直流电机的基本工作原理与结构 1.2 直流电机电枢绕组简介 1.3 直流电机的电枢反应 1.4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩 1.5 直流电机的换向 1.6 直流发电机 1.7 直流电动机 思考题与习题
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 是通过放臵在换向片上固定不动的 电刷进行的。