电机原理及电力拖动

前言
四．学习方法
明确物理概念，注重工作原理和运行特性，通过习题和实验
消化所学内容。
第一章 直流电机原理
第一节 直流电机用途、结构及原理 第二节 直流电机的空载磁势 第三节 直流电机的电枢绕组 第四节 直流电机的电枢反应 第五节 直流电机的电枢电势与电磁转矩 第六节 直流发电机 第七节 直流电动机 第八节 直流电机换向简介
工作过程： 在电刷端加直流U i 载流导体产生电磁力f BLi 形成力矩M n 带动生产机械做功。
直流电动机中换向器的作用：将电刷端的直流转换为绕组中的交变 电流（保证其转矩方向不变）。
总结： 1.直流发电机： 1）机械能转换为电能 2）换向器将绕组中的交流变为电刷间的直流 3）发电机中的电势为电势源（e, i同方向） 4）发电机中的转矩为制动力矩，与n(M外 )相反
i
R
u
eL L
5) 电磁力定律： f BLi
f 的方向由左手定则确定
上述基本定律要求熟练掌握，准备使用。
前言
三．电机分类 变压器
直流电机
电机 旋转电机
Fra Baidu bibliotek同步电机
控制电机
交流电机
异步电机
变压器：把一种电压等级的电能变为另一种电压等 级的电能。
发电机：把机械能转换为电能。 电动机：把电能转换为机械能。
（3）换向器：由相互绝缘的换向片组成。 换向器的作用： 在直流发电机中，将绕组中交流转为电刷间的直流 在直流电动机中，将电刷间直流转为绕组中的交流
第一节 直流电机用途、结构及原 理
四.直流电机的额定值
额定值：指电机在额定运行状态下各物理的数值
主要有： 1）额定容量Pe (w, kw) 输出功率 发电机：PN U N I N ,出线端输出功率
定子作用：产生磁场，支撑电机及配件。
第一节 直流电机用途、结构及原 理
1.主磁极：产生磁场（成对出现）,可以是永久磁场,也可以在极身上 绕绕组，通入直流电产生磁场。
＋ if Ｓ
主磁极
换向磁极
－
Ｎ
电机外壳
第一节 直流电机用途、结构及原 理
磁极铁芯：用1~1.5mm低碳钢板冲压而成。
（小型机可用整块铸钢制成）
第一节 直流电机用途、结构及原 理
２．直流电动机： 1) 将电能转换为机械能 2) 换向器将外加直流转换为绕组中的交流 3) 电动机中的电势为反电势与电流方向相反 4) 电动机中的转矩为拖动力矩，与n同方向
第一节 直流电机用途、结构及原 理
三．直流电机的结构
由两大部分组成 （一）定子结构
定子部分 转子（电枢）部分
第一节 直流电机用途、结构及原 理
一.直流发电机的工作特性
发电机是将机械能转换为电能，故必须原动机拖动发电机。
设此发电机在原动机拖动下，以ｎ逆时钟旋转。
第一节 直流电机用途、结构及原 理
① 当转子（电枢）旋转在图ａ位置时：
导体电势：eab e
ecd
A电刷“” B电刷“”
② 当转子（电枢）旋转在图ｂ位置时：
前言
1) 全电流定律
1 Ñ H gd L I
当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋定则时，其电流为正， 否则为负。
N
2 Hk gLk （I 或 I gW） 1
2) 磁路欧姆定律：
F
N
Rk
1
前言
3) 电磁感应定律： e w d
dt
e BLV
e方向：由右手螺旋定则确定
4) 回路定律： e U
激磁绕组：用绝缘导线绕制而成。
+
Uf
If
-
s1
N2
N1
s2
磁极N、S相间出现！！
第一节 直流电机用途、结构及原 理
2.换向极：用来改善换向，减少电刷与换向器间的火花，装于两主磁 极间（可以是主极数的一半）换向极绕组匝数少，线径粗。
3.机壳： 固定主磁极，换向极，端盖等，同时又是磁路。用铸钢或 厚钢板制成。
4.电刷装置：接通外电路和电枢电路。
第一节 直流电机用途、结构及原 理
（二）转子结构 转子也称为电枢。 电枢的作用：产生感应电势和电磁转矩是能量转换的枢纽。 （1）转子铁芯： 用0.35~0.5mm相互绝缘的硅钢片制成。 电枢绕组 电枢齿 电枢槽
电枢磁轭
第一节 直流电机用途、结构及原 理
（2）电枢绕组：通过电流感应电势，能量转换的重要部件，是直流电 机的主电路。用高强度绝缘漆包线绕制。
主要特点： 电机是一种电磁结构设备，运行中，既遵循磁路定律，又遵循电路
定律，在拖动系统中满足能量守恒定律。
前言
二．基本电磁定律
在电路中：
电势：e
w
d
dt
电流：I
E U R
电阻(电抗)：R U I
电压：U IgR
在磁路中：
磁势：F W gI
磁通： F Um
磁阻：Rm
FRm
1 gL
A
磁压：Um gRm
电机原理及电力拖动
主讲：王击
中南大学信息学院自动化专业
前言
一. 电机及拖动概况 本课程由两部分组成： 第一部分：《电机学》 第二部分：《电力拖动基础》 《电机原理及拖动》是自动化专业的一门重要专业基础课（或技术基础
课），是《自动控制系统》、《工业企业供电》、《电气控制技术》等课 程的基础。
前言
主要内容： 1) 电机的基本理论及应用（能量转换） 2) 电机及拖动系统的静、动态特性 3) 拖动系统的速度调节及其特性 4) 电机容量选择
电势（整流作用）。 电势波形分析：
设导体有效长度为L，速度为V 恒速，由e BLV 可知，e的波形
由磁密B确定。B在气隙空间分布波形为B f ( )、e f (wt)。
第一节 直流电机用途、结构及原 理
二．直流电动机的工作原理
直流电动机与直流发电机的结构一样，但是直流电动机是将直流 电能转换为机械能的装置，故要加直流电源。
载流导体在磁场中产生电磁力： f BLi
电磁力的方向由左手定则确定：
第一节 直流电机用途、结构及原 理
① 当电枢线圈位于图ａ时，其等效为下图
Ｎ fab
n
Ｓ
i e
fcd
第一节 直流电机用途、结构及原 理
②当电枢线圈位于图b时，其等效为下图
Ｎ fcd
n
Ｓ
i e
fab
第一节 直流电机用途、结构及原 理
导体电势：eab
ecd e
A电刷“” B电刷“”
由上述分析可见：
1 导体中的电势是交变的
2 电刷两端的电势eAB极性是恒定的（直流） 为什么eAB是直流电势 是电刷与换向器的共同作用的结果
第一节 直流电机用途、结构及原 理
换向器的作用： 在直流发电机中，换向器将绕组中的交变电势变为电刷间的直流