大工秋電機(jī)與拖動(dòng)輔導(dǎo)資料

1、電機(jī)與拖動(dòng)輔導(dǎo)資料二主 題：直流電機(jī)的輔導(dǎo)文章直流電機(jī)的工作原理、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值、直流電機(jī)的磁場(chǎng)和電樞反應(yīng)、直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩學(xué)習(xí)時(shí)間：2015年10月5日-10月11日內(nèi) 容：我們這周主要學(xué)習(xí)課件第2章直流電機(jī)的相關(guān)內(nèi)容。希望通過(guò)下面的內(nèi)容能使同學(xué)們加深對(duì)直流電機(jī)相關(guān)知識(shí)的理解。一、 直流電機(jī)的工作原理（重點(diǎn)掌握）直流電機(jī)按其能量轉(zhuǎn)換方向的不同分為直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)，兩者之間具有可逆性。1.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理：當(dāng)給電樞繞組通入直流電流時(shí)，通過(guò)電刷和換向器轉(zhuǎn)換為交變電流，使處于主極磁場(chǎng)中繞組的線(xiàn)圈始終受到相同方向電磁轉(zhuǎn)矩的作用，保證了電動(dòng)機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電能到

2、機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。圖1 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖2.直流發(fā)電機(jī)的工作原理：當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電樞繞組的線(xiàn)圈切割主極磁場(chǎng)而產(chǎn)生交變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，再通過(guò)電刷和換向器轉(zhuǎn)換為直流電動(dòng)勢(shì)，由電樞繞組輸出直流電流，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換。圖2 直流發(fā)電機(jī)的工作原理圖二、直流電機(jī)的基本組成和額定值（重點(diǎn)掌握）1.直流電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，其基本組成如圖3所示。 轉(zhuǎn)子稱(chēng)為電樞，它是能量轉(zhuǎn)換的樞紐。電樞繞組構(gòu)成了直流電機(jī)的主要電路，它是由很多元件按一定規(guī)律連接起來(lái)的閉合繞組。按元件的連接方式和端接形狀分類(lèi)，電樞繞組主要有疊繞組和波繞組兩大類(lèi)。電樞繞組是電機(jī)的重要部件。直流電機(jī)的繞組有五種形式：?jiǎn)委B

3、繞組、單波繞組、復(fù)疊繞組、復(fù)波繞組和蛙繞組。換向器是直流電機(jī)所特有的部件，與電刷配合，實(shí)現(xiàn)電樞繞組端部的直流電流與電樞繞組內(nèi)部的交變電流之間的轉(zhuǎn)換，即在直流電動(dòng)機(jī)中起到了“逆變器”的作用，在直流發(fā)電機(jī)中起到了“整流器”的作用。圖3 直流電機(jī)的基本組成2.直流電機(jī)的額定值主要有額定電壓、額定電流、額定功率和額定轉(zhuǎn)速等。1）額定電壓：對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，是輸入電壓的額定值；對(duì)于直流發(fā)電機(jī)，是輸出電壓的額定值。2）額定電流：對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，是輸入電流的額定值；對(duì)于直流發(fā)電機(jī)，是輸出電流的額定值。3）額定功率：對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，是指電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率的額定值，即式中 -直流電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩； -直

4、流電動(dòng)機(jī)的額定角速度； -直流電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。 對(duì)于直流發(fā)電機(jī)，是指輸出電功率的額定值，即 4）額定轉(zhuǎn)速：電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分鐘，記做 值得注意的是，各種電機(jī)的額定功率均是指輸出功率的額定值。對(duì)于電動(dòng)機(jī)，額定功率即為軸上輸出的額定機(jī)械功率；對(duì)于發(fā)電機(jī)，額定功率即為輸出的額定電功率。 直流發(fā)電機(jī)按勵(lì)磁方式可分為自勵(lì)和他勵(lì)兩大類(lèi)，其中，他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組由其他電源供電，而與電樞電路沒(méi)有電的聯(lián)系，如圖4所示。圖4 他勵(lì)發(fā)電機(jī)自勵(lì)又可分為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)3種。直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)4種。 三、直流電機(jī)的磁場(chǎng)和電樞反應(yīng)（重點(diǎn)了解） 磁場(chǎng)是電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量

5、轉(zhuǎn)換的耦合場(chǎng)。磁場(chǎng)能量主要存儲(chǔ)在直流電機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙中，因此，氣隙磁場(chǎng)的分布直接關(guān)系到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生和機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。直流電機(jī)空載時(shí)，氣隙磁場(chǎng)是由主極勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)產(chǎn)生，在幾何中性線(xiàn)處徑向磁通密度為零，直流電機(jī)負(fù)載時(shí)，氣隙磁場(chǎng)是由主極勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和電樞磁動(dòng)勢(shì)共同產(chǎn)生，幾何中性線(xiàn)處徑向磁通密度不為零，電樞表面徑向磁通密度為零的連線(xiàn)物理中性線(xiàn)偏離了幾何中性線(xiàn)一定的角度，即氣隙磁場(chǎng)相對(duì)空載時(shí)發(fā)生了畸變，并使每極下的磁通量有所削弱。這就是直流電機(jī)的電樞反應(yīng)。 四、直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩（重點(diǎn)了解） 直流電機(jī)的電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其值為，即為機(jī)電能量相互轉(zhuǎn)換的電磁功率，

6、在直流電動(dòng)機(jī)中，為反電動(dòng)勢(shì)；在直流發(fā)電機(jī)中，為電源電動(dòng)勢(shì)。 電樞電流與氣隙磁場(chǎng)相互作用所產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，其值為。也是標(biāo)志著機(jī)電能量相互轉(zhuǎn)換的電磁功率，因此有關(guān)系=。在直流電動(dòng)機(jī)中，為拖動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，在直流發(fā)電機(jī)中，為制動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩。 五、常見(jiàn)問(wèn)題解析 1.他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)和并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)相比較，短路電流誰(shuí)大？電壓調(diào)整率誰(shuí)大？ 答：他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的短路電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)。因?yàn)樗麆?lì)直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁與電樞電壓無(wú)關(guān)，發(fā)生短路時(shí)，電樞電流達(dá)到最大值；而并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁由電樞電壓產(chǎn)生，發(fā)生短路時(shí)，勵(lì)磁電流為零，故短路電流由剩磁產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)決定，其值較小。 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率大于他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)。因?yàn)樗麆?lì)直流發(fā)電機(jī)電樞電壓降低的原因只有電樞電阻壓降和電樞反應(yīng)的去磁作用兩種，而并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)除了上述原因外，還有因電樞電壓的降低引起勵(lì)磁電流減小從而促使電樞電壓進(jìn)一步減小這一因素，故其電壓調(diào)整率較大。2. 既然電機(jī)都是可逆的，為什么工程實(shí)際中還會(huì)有發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)之分？（輔導(dǎo)資料一思考題答案） 答：任何電機(jī)既可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這是電機(jī)的可逆性原理，但是，電機(jī)在正常情況下是用作發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)，其設(shè)計(jì)和制