电机学_直流电机部分1电子教案
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渐开线的每点切线与线棒间的电动 力垂直，其机械性能好，同时渐开 线端部组成的篮式线圈轴向长度短 、抗短路力矩和冲击力强。
2.2 直流电机的电枢绕组
（3）端接
Sa
Sb
Mb
Ma
Mb
2.2 直流电机的电枢绕组
（4）虚槽
在槽数一定的情况下，为了增加元件数，通常每个槽的上 下层放多个元件边。从而引进了虚槽的概念。
求输入额定功率和额定电流。
2.2 直流电机的电枢绕组
1.电枢绕组的基本特点
（1）产生尽可能大的电动势，并有良好的波形 （2）能通过足够大的电流，以产生并承受所需的 电磁力和电磁转矩 （3）结构简单，连接可靠 （4）便于维护和检修 （5）对直流电机来说，应保证换向良好
2.2 直流电机的电枢绕组
2.电枢绕组的分类 叠绕组
过载运行导致电机过热，加速绝缘老化， 降低使用寿命甚至烧毁电机
轻载运行电机效率降低，浪费电机容量
总之，额定运行是电机最经济、安全以及总体最佳 的运行状态
直流电机的额定值 例2.1 已知一台直流发电机:PN=180kW,UN=230V,ηN=89.5%,
求输入额定功率和额定电流。
例2.2 已知一台直流电动机:PN=100kW,UN=220V,ηN=89%,
（3）可控硅多段桥整流→改善机车 功率系数。
应用：铁路干线大功率机车。
.
iT
a .D 1
T1
.
u1
x1
D 2 ..
T2 ud M
b c
. . D 3 T 3 T 5
.
x2
. . D 4 T 4 T 6
“交-直” 装置传动示意图
2.1 概述
电力牵引传动系统的分类：
3、 “交﹣直﹣交”传动装置
交流供电，经整流再逆变成交流，
电机学_直流电机部分1
2.1 概述 直流电机的用途
测速 伺服
励磁机 电源
2.1 概述
电力牵引传动系统的分类：
1、“直﹣直”传动装置 最早应用，直流供电、串励
电动机传动。 特点： （1）直流串励电动机传动，其调 速方便、结构简单、造价经济； （2）直流供电，网压不高，限制 机车功率的提高，不适于铁路干 线大功率机车。
N极下的磁通方向为负
S
S极下的磁通方向为正
+
直流电机的工作原理
磁场分布
N
S
直流电机的工作原理
发电机原理
2
3
eBlv
直流电机的工作原理
发电机运行的机电总结
电枢绕组内部电动势和电流是交流电
电刷间的电动势和电流是直流电
电磁转矩的方向与电枢转动方向相反， 是制动性质
直流电机的工作原理
电动机工作原理：在直流电动机中，外加电压并 非直接加于线圈，而是通过电刷和换向器再加到线 圈上的。所以，导体中的电流将随其所处磁极极性 的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向 始终保持不变。
额定功率：PN 额定电压：UN 额定电流：IN
额定转速：nN 额定效率：ηN
额定转矩：TN
直流电机的额定值
电机的额定功率定义为电机的额定输出功率
1.对于发电机来说是其电端口输出的电功率.
pNUNIN
2.对于电动机来说是其转轴上输出的机械功率.
pNN U NIN
直流电机的额定值
额定值是客观评价和选择电机的基本依据， 一般来说都应该让电机运行于额定状态
应用：矿山、地铁电动车组等。 （城市无轨电车亦之）
UC
MM
.R D D
.
RD D
Hale Waihona Puke BaiduMM
“直-直”传动装置示意图
2.1 概述
电力牵引传动系统的分类：
2、“交﹣直”传动装置 交流供电，经整流，直流（脉流） 串励电机传动。 特点：交流高压供电（25kV单相工 频）
（1）接触网用材↓、线路损耗↓； （2）利于提高机车功率（无“直﹣ 直”传动网压与电机端压间的制约）
UC T
ZL
.. .. ..
=
3~
=
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=
3~
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3
~
N
D~
D~
D~
D~
“交-直-交”传动装置示意图
2.1 概述 电力牵引传动系统的分类：
3、 “交﹣直﹣交”传动装置
2.1 概述
电力牵引传动系统的分类：
4、“交﹣交”传动装置 没有中间直流环节的交流变频传动。
5、“直﹣交”传动装置 直流供电，转变成三相交流变频传动。（目前，地铁广泛采用）
三相电机传动。
特点：（1）交流电机优点(结构简单、 运行可靠、体积小、重量轻、造价低 等优点)；（2）可用功率↑（电机无整 流子对功率的限制); （3）交流电机性能（动力指标良好、 牵引性能优越→功率系数↑、通讯干扰 ↓、电机维修量↓）。应用：重载、高 速。 注：目前多采用一台逆变器并联2～4 台电机（图中是带一台）。
Zi uZ
2.2 直流电机的电枢绕组
（5）虚槽数、换向片数以及元件数的数量关系
每个元件有两个元件边，每个换向片与两个元件边相连， 每个虚槽有上、下两层放置元件边。
SKZi
2.2 直流电机的电枢绕组
（6）几种节距
第一节距 y 1
每个元件的两个元件边在 电枢表面的跨距，以虚槽 数来表示。为了使元件中 感应的电动势最大，y1应 接近一个极距。
电枢绕组
波绕组
单叠绕组 复叠绕组 单波绕组
复波绕组
蛙绕组
2.2 直流电机的电枢绕组
2.电枢绕组的分类
2.2 直流电机的电枢绕组
3.电枢绕组的几个基本概念 （1）绕组元件（线圈）
2.2 直流电机的电枢绕组
（2）元件边
2.2 直流电机的电枢绕组
（3）端接
Sa
Sb
Mb
Ma
Mb
利用渐开线的每一点的空间坐标准 确描述端部。
F Bli
电磁转矩的方向与转速方向 相同，是驱动性质的
直流电机的工作原理
发电机惯例和电动机惯例
直流电机的主要部件
主要由定子、转子两部分组成
直流电机
定子
转子
机座 主磁极
电枢铁心
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
直流电机的主要部件
直流电机的主要部件
1. 主磁极与换向极
直流电机的主要部件
UC T
.. . . ..
~~ 3 ~
~~ 3 ~
~~ 3 ~
~~ 3 ~ B P
UC
.
=
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=
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N
. . ..
D~
D~
D~
D~
“交-交”传动装置示意图
D~ D~ D~ D~
“直-交”传动装置示意图
2.1 概述 直流电机的工作原理
直流电机模型
直流电机的工作原理
磁场方向规定
N
从电枢进入磁极的磁通方向为正方向
2. 机座
直流电机的主要部件
3. 电枢铁心
直流电机的主要部件
4. 电枢绕组
直流电机的主要部件
5. 换向器
直流电机的主要部件
6.直流电机电枢
直流电机的主要部件
7.电刷装置
直流电机的额定值
电机根据设计数据和试验数据而确定的正常运行 状况称为额定运行工况.
表征额定运行工况的物理量称为电机的额定值
2.2 直流电机的电枢绕组
（3）端接
Sa
Sb
Mb
Ma
Mb
2.2 直流电机的电枢绕组
（4）虚槽
在槽数一定的情况下，为了增加元件数，通常每个槽的上 下层放多个元件边。从而引进了虚槽的概念。
求输入额定功率和额定电流。
2.2 直流电机的电枢绕组
1.电枢绕组的基本特点
（1）产生尽可能大的电动势，并有良好的波形 （2）能通过足够大的电流，以产生并承受所需的 电磁力和电磁转矩 （3）结构简单，连接可靠 （4）便于维护和检修 （5）对直流电机来说，应保证换向良好
2.2 直流电机的电枢绕组
2.电枢绕组的分类 叠绕组
过载运行导致电机过热，加速绝缘老化， 降低使用寿命甚至烧毁电机
轻载运行电机效率降低，浪费电机容量
总之，额定运行是电机最经济、安全以及总体最佳 的运行状态
直流电机的额定值 例2.1 已知一台直流发电机:PN=180kW,UN=230V,ηN=89.5%,
求输入额定功率和额定电流。
例2.2 已知一台直流电动机:PN=100kW,UN=220V,ηN=89%,
（3）可控硅多段桥整流→改善机车 功率系数。
应用：铁路干线大功率机车。
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iT
a .D 1
T1
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D 2 ..
T2 ud M
b c
. . D 3 T 3 T 5
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. . D 4 T 4 T 6
“交-直” 装置传动示意图
2.1 概述
电力牵引传动系统的分类：
3、 “交﹣直﹣交”传动装置
交流供电，经整流再逆变成交流，
电机学_直流电机部分1
2.1 概述 直流电机的用途
测速 伺服
励磁机 电源
2.1 概述
电力牵引传动系统的分类：
1、“直﹣直”传动装置 最早应用，直流供电、串励
电动机传动。 特点： （1）直流串励电动机传动，其调 速方便、结构简单、造价经济； （2）直流供电，网压不高，限制 机车功率的提高，不适于铁路干 线大功率机车。
N极下的磁通方向为负
S
S极下的磁通方向为正
+
直流电机的工作原理
磁场分布
N
S
直流电机的工作原理
发电机原理
2
3
eBlv
直流电机的工作原理
发电机运行的机电总结
电枢绕组内部电动势和电流是交流电
电刷间的电动势和电流是直流电
电磁转矩的方向与电枢转动方向相反， 是制动性质
直流电机的工作原理
电动机工作原理：在直流电动机中，外加电压并 非直接加于线圈，而是通过电刷和换向器再加到线 圈上的。所以，导体中的电流将随其所处磁极极性 的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向 始终保持不变。
额定功率：PN 额定电压：UN 额定电流：IN
额定转速：nN 额定效率：ηN
额定转矩：TN
直流电机的额定值
电机的额定功率定义为电机的额定输出功率
1.对于发电机来说是其电端口输出的电功率.
pNUNIN
2.对于电动机来说是其转轴上输出的机械功率.
pNN U NIN
直流电机的额定值
额定值是客观评价和选择电机的基本依据， 一般来说都应该让电机运行于额定状态
应用：矿山、地铁电动车组等。 （城市无轨电车亦之）
UC
MM
.R D D
.
RD D
Hale Waihona Puke BaiduMM
“直-直”传动装置示意图
2.1 概述
电力牵引传动系统的分类：
2、“交﹣直”传动装置 交流供电，经整流，直流（脉流） 串励电机传动。 特点：交流高压供电（25kV单相工 频）
（1）接触网用材↓、线路损耗↓； （2）利于提高机车功率（无“直﹣ 直”传动网压与电机端压间的制约）
UC T
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“交-直-交”传动装置示意图
2.1 概述 电力牵引传动系统的分类：
3、 “交﹣直﹣交”传动装置
2.1 概述
电力牵引传动系统的分类：
4、“交﹣交”传动装置 没有中间直流环节的交流变频传动。
5、“直﹣交”传动装置 直流供电，转变成三相交流变频传动。（目前，地铁广泛采用）
三相电机传动。
特点：（1）交流电机优点(结构简单、 运行可靠、体积小、重量轻、造价低 等优点)；（2）可用功率↑（电机无整 流子对功率的限制); （3）交流电机性能（动力指标良好、 牵引性能优越→功率系数↑、通讯干扰 ↓、电机维修量↓）。应用：重载、高 速。 注：目前多采用一台逆变器并联2～4 台电机（图中是带一台）。
Zi uZ
2.2 直流电机的电枢绕组
（5）虚槽数、换向片数以及元件数的数量关系
每个元件有两个元件边，每个换向片与两个元件边相连， 每个虚槽有上、下两层放置元件边。
SKZi
2.2 直流电机的电枢绕组
（6）几种节距
第一节距 y 1
每个元件的两个元件边在 电枢表面的跨距，以虚槽 数来表示。为了使元件中 感应的电动势最大，y1应 接近一个极距。
电枢绕组
波绕组
单叠绕组 复叠绕组 单波绕组
复波绕组
蛙绕组
2.2 直流电机的电枢绕组
2.电枢绕组的分类
2.2 直流电机的电枢绕组
3.电枢绕组的几个基本概念 （1）绕组元件（线圈）
2.2 直流电机的电枢绕组
（2）元件边
2.2 直流电机的电枢绕组
（3）端接
Sa
Sb
Mb
Ma
Mb
利用渐开线的每一点的空间坐标准 确描述端部。
F Bli
电磁转矩的方向与转速方向 相同，是驱动性质的
直流电机的工作原理
发电机惯例和电动机惯例
直流电机的主要部件
主要由定子、转子两部分组成
直流电机
定子
转子
机座 主磁极
电枢铁心
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
直流电机的主要部件
直流电机的主要部件
1. 主磁极与换向极
直流电机的主要部件
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“交-交”传动装置示意图
D~ D~ D~ D~
“直-交”传动装置示意图
2.1 概述 直流电机的工作原理
直流电机模型
直流电机的工作原理
磁场方向规定
N
从电枢进入磁极的磁通方向为正方向
2. 机座
直流电机的主要部件
3. 电枢铁心
直流电机的主要部件
4. 电枢绕组
直流电机的主要部件
5. 换向器
直流电机的主要部件
6.直流电机电枢
直流电机的主要部件
7.电刷装置
直流电机的额定值
电机根据设计数据和试验数据而确定的正常运行 状况称为额定运行工况.
表征额定运行工况的物理量称为电机的额定值