1第二章直流電機-工作原理及結(jié)構(gòu)-銘牌(2.1和2.2)

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第2章直流電機§2-1直流電機的工作原理、結(jié)構(gòu)及銘牌數(shù)據(jù)§2-2直流電機的繞組§2-3直流電機的勵磁方式及磁場§2-4直流電機的基本方程§2-5直流電機的運行原理§2-6

直流電機的換向克服阻力旋轉(zhuǎn)對外輸出機械能磁極建立磁場外加直流電壓在線圈中產(chǎn)生電流載流導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生電磁力··············································································直流電源供電電流方向不變旋轉(zhuǎn)180電角度后電磁力方向反向平均電磁轉(zhuǎn)矩為0若要維持電磁力方向不變，必須:改變磁極極性改變電流方向二者改變且僅改變一個(2)狀態(tài)二：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)180電角度(3)兩種位置電磁力對比幾何中性線磁極的幾何分界線電刷和換向器配合電流換向＝電流逆變導(dǎo)體運動經(jīng)過磁極的幾何中性線期間交換線圈電源極性交換線圈電流方向電磁力方向維持不變(4)直流電動機原理－換向6直流電機（1）說明規(guī)定N極下的導(dǎo)體（元件邊）稱為N導(dǎo)體，S極下的導(dǎo)體稱為S導(dǎo)體電勢或電流方向進入紙面用表示，流出紙面用表示（2）工作原理? 直流發(fā)電機的物理模型-外力帶動線圈轉(zhuǎn)動7直流電機模型91、直流電機的模型直流電機ABab10直流電機由主磁極產(chǎn)生磁場在一對電刷中通入直流電直流電通過換向器送到電樞繞組中繞組導(dǎo)體獲得交變電流，但N極和S極下導(dǎo)體電流方向不變載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩帶動電樞旋轉(zhuǎn)總結(jié)11注意幾點：》 線圈電流是交流，隨著所處磁極極性的改變而改變的；》 電磁轉(zhuǎn)矩的方向一直保持不變，電機連續(xù)旋轉(zhuǎn)；》 外加電壓、電流是直流，

電樞線圈內(nèi)電流是交流；》 產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動性質(zhì)的。主磁極建立磁場外加機械轉(zhuǎn)矩線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)運動導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電勢帶電負載對外輸出電能直流發(fā)電機的工作原理(1)狀態(tài)一(2)兩種位置電動勢對比線圈旋轉(zhuǎn)方向不變導(dǎo)體感應(yīng)電勢在不同極性磁極下感應(yīng)電勢方向不同導(dǎo)體感應(yīng)電勢交變感應(yīng)電勢換向＝整流

經(jīng)過磁極的幾何中性線交換線圈輸出極性輸出直流否則，輸出交流(3)直流發(fā)電機原理－換向線圈旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過一對磁極的感應(yīng)電勢波形(4)線圈感應(yīng)電勢波形單線圈換向后的感應(yīng)電勢波形18直流電機總結(jié)：由主磁極產(chǎn)生磁場電樞由原動機拖動電樞繞組的導(dǎo)體切割磁場產(chǎn)生交變感應(yīng)電動勢交變感應(yīng)電動勢由換向器的整流從電刷間輸出直流電源19? 注意幾點：》 線圈內(nèi)電勢、電流是交流電；》 電刷間為直流電勢；》 電流方向與電勢相同；》 從空間看，電樞電流產(chǎn)生的磁場在空間上是恒定不變的；直流電機的可逆原理：-同一臺直流電機，通過改變外界條件，可當發(fā)電機運行，也可當電動機運行-用外力讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，就是發(fā)電機-通進直流電，就是電動機20直流電動機建立磁場

→產(chǎn)生電磁力的條件載流導(dǎo)體

→產(chǎn)生電磁力線圈運動

→對外輸出機械功換向器和電刷

→換向逆變換流，產(chǎn)生持續(xù)電磁力直流發(fā)電機建立磁場

→產(chǎn)生感應(yīng)電勢的條件導(dǎo)體運動

→產(chǎn)生感應(yīng)電勢外加負載

→對外輸出電能換向器和電刷

→換向整流，產(chǎn)生直流電動勢小結(jié)：直流電機原理要求結(jié)構(gòu)組成22二、直流電機的結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)示意圖直流電機外部結(jié)構(gòu)靜止部分（定子）主磁極、勵磁繞組、電刷、軸承、磁軛和電刷裝置等旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子、電樞）電樞鐵心、電樞繞組、換向器、軸等直流電機的基本結(jié)構(gòu)具體構(gòu)成直流電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)直流電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)281—風扇2—機座3—電樞4—主磁極5—刷架6—換向器7—接線板8—出線盒9—換向極10—端蓋292、定子（主磁極、換向極、端蓋、機座、電刷等）（1）主磁極作用：產(chǎn)生主磁場結(jié)構(gòu)：由主磁極鐵心和主磁極繞組（勵磁繞組）構(gòu)成，如圖。主磁極鐵心一般由1.0mm～1.5mm厚的低碳鋼板沖片疊壓而成，包括極身和極靴兩部分。極身上面套有勵磁繞組，繞組中通入直流電流。整個磁極用螺釘固定在機座上。1—固定主磁極的螺釘；

2—主磁極鐵心；3—勵磁繞組①主磁極②勵磁繞組直流電機的定子主磁極鋼板沖片（1-1.5mm厚）主磁極由鋼板沖片疊壓而成勵磁繞組套在主磁極極身上主磁極單片主磁極鐵芯圖主磁極鐵芯疊加圖主磁極鐵芯圖主勵磁繞組圖38（2）換向極（附加極或間極）1—換向極鐵心；2—換向極繞組

作用：改善直流電機的換向情況，使電機運行時不產(chǎn)生有害的火花。結(jié)構(gòu)：和主磁極類似，是由換向極鐵心和套在鐵心上的換向極繞組構(gòu)成，并用螺桿固定在機座上。如圖。換向極鐵心一般用整塊鋼制成，如換向要求較高，則用1.0mm～1.5mm厚的鋼板疊壓而成。換向極繞組在使用中是和電樞繞組相串聯(lián)。換向極圖-140（3）機座作用：固定主磁極、換向極和端蓋

作為電機磁路的一部分，稱為磁軛。結(jié)構(gòu)：一般用鑄鋼或厚鋼板焊接而成，呈圓筒形，具有良好的導(dǎo)磁性能和機械強度。（4）端蓋作用：將定子（機座）、轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)軸）連在一起，并對電機內(nèi)部起防護作用。結(jié)構(gòu)：由鑄鋼或厚鋼板組成。41（5）電刷裝置作用：將外加的直流電壓或電流引入或引出電機轉(zhuǎn)子繞組。結(jié)構(gòu)：由電刷，刷握，刷桿、銅絲辮和連線等部分組成，如圖。電刷是石墨或金屬石墨組成的導(dǎo)電塊，放在刷握內(nèi)用彈簧以一定的壓力按放在換向器的表面，旋轉(zhuǎn)時與換向器表面形成滑動接觸。刷握用螺釘夾緊在刷桿上。每一刷桿上的一排電刷組成一個電刷組，同極性的各刷桿用連線連在一起，再引到出線盒。刷桿裝在可移動的刷桿座上，以便調(diào)整電刷的位置。電刷示意圖電刷結(jié)構(gòu)圖直流電機的定子內(nèi)部結(jié)構(gòu)直流電機的定子內(nèi)部結(jié)構(gòu)直流電機的定子內(nèi)部結(jié)構(gòu)48（1）電樞鐵心作用：作為電機主磁路的一部分

嵌放電樞繞組結(jié)構(gòu)：電樞鐵心一般用0.5mm厚、兩邊涂有絕緣漆的硅鋼片沖片疊壓而成，如圖。電樞鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。鐵心較長時，為加強冷卻，可把電樞鐵心沿軸向分成數(shù)段，段與段之間留有通風孔。3、轉(zhuǎn)子（電樞鐵心、電樞繞組、換向器、軸、風扇等）49單片電樞鐵芯圖電樞鐵芯示意圖52（2）電樞繞組作用：是直流電機的電路部分，也是感生電動勢，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進行機電能量轉(zhuǎn)換的主要部分。結(jié)構(gòu)：由一定數(shù)目的電樞線圈按一定的規(guī)律連接組成。線圈用絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)線繞成，分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)，上下層以及線圈與電樞鐵心之間都要妥善地絕緣（如圖），并用槽楔壓緊。大型電機電樞繞組的端部通常緊扎在繞組支架上。電樞繞組圖電樞繞組裝配圖-1電樞繞組裝配圖-2電樞繞組放置原理圖-1電樞繞組放置原理圖-2電樞繞組放置原理圖-3電樞繞組放置原理圖-4電樞繞組放置原理圖-5電樞繞組放置原理圖-6電樞繞組展開原理圖-1電樞繞組展開原理圖-2電樞繞組展開原理圖-3電樞繞組展開原理圖-466（3）換向器作用：將電刷上的直流電與電樞繞組中的交流電進行轉(zhuǎn)換。結(jié)構(gòu)：由多個緊壓在一起的楔形銅片（換向片）構(gòu)成的一個圓筒，片與片之間用一層薄云母絕緣，電樞繞組各元件的始端和末端與換向片按一定規(guī)律連接，如圖所示。換向器與轉(zhuǎn)軸固定在一起。換向器示意圖換向器原理圖換向器70為了使電機能夠運轉(zhuǎn)，定子和轉(zhuǎn)子之間要留有一定大小的間隙，此間隙稱為氣隙，它是主磁路的一部分。小容量電機的氣隙約為1mm~3mm，大容量電機的氣隙可達10mm~12mm。氣隙的長度對電機運行性能影響很大。4、氣隙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖-1轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖-2直流電機的轉(zhuǎn)子75三、直流電機的銘牌數(shù)據(jù)1、額定數(shù)據(jù)（1）額定功率PN：是指電機的輸出功率，對發(fā)電機系指出線端輸出的電功率，。對電動機系指轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率，。單位為W或kW。（2）額定電壓UN：是指在額定工作條件下，電機出線端的平均電壓。對于電動機是指輸入額定電壓，對于發(fā)電機是指輸出額定電壓。單位為V。（3）額定電流IN：是指電機在額定電壓下，運行于額定功率時的電流值。單位為A。（4）額定轉(zhuǎn)速nN：是指對應(yīng)于額定電壓、額定電流、電機運行于額定功率時所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。單位為r／min。此外，還有額定效率、額定溫升、額定轉(zhuǎn)矩等。Z2-72”表示直流電動機、第二次改進設(shè)計型，“7”表示機座號，7后面的2表示長鐵芯（2號表示長鐵芯，1號表示短鐵芯）。772、電機型號以Z打頭，后跟數(shù)字或字母。數(shù)字和字母的含義可參考相關(guān)手冊。

如Z4-12：Z-直流電機4-