電機(jī)控制與調(diào)速技術(shù)第一章

第1章直流電機(jī)第1章直流電機(jī)素質(zhì)目標(biāo)：了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，掌握直流電機(jī)的工作原理。理解直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，掌握直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速的方法和特點(diǎn)。能進(jìn)行直流電動(dòng)機(jī)的拆裝和接線，能正確運(yùn)用直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速方法第1章直流電機(jī)1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)1.1.1直流發(fā)電機(jī)工作原理

由圖說明發(fā)電機(jī)主磁極，電樞、換相片、電刷的作用和相對位置和工作過程。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，每條邊上的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為：

e=Blv式中：B—導(dǎo)體所在處的磁密，單位：韋伯/米2l—導(dǎo)體ab或cd的長度，單位：米（m）v—導(dǎo)體ab或cd與磁密B之間的相對線速度，單位：(m)/s。圖1-1直流發(fā)電機(jī)的物理模型第1章直流電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢的方向,可由右手定則確定.在圖1-1所示的瞬間,電樞線圈中,導(dǎo)體ab、cd的感應(yīng)電動(dòng)勢的方向分別由b指向a和由d指向c．這時(shí)電刷Ａ呈高電位，電刷Ｂ呈低電位．當(dāng)電樞逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過180°時(shí)，電樞線圈導(dǎo)體cd位于Ｎ極下，ab位于Ｓ極下，各導(dǎo)體中電動(dòng)勢都分別改變了方向，即導(dǎo)體ab、cd的感應(yīng)電動(dòng)勢方向分別為a指向b和c指向d。但是，由于換向片是隨線圈一起旋轉(zhuǎn)的，電刷是固定不動(dòng)的，本來與電刷Ｂ所接觸的那個(gè)換向片，在電樞旋轉(zhuǎn)了180°以后，卻與電刷Ａ接觸了，本來與電刷Ａ接觸的換向片和電刷Ｂ接觸了。顯然這時(shí)電刷Ａ仍呈高電位，電刷Ｂ仍呈低電位。由以上分析可知，電刷Ａ接觸的總是位于Ｎ極下的導(dǎo)體，電刷Ｂ接觸的總是位于Ｓ極下的導(dǎo)體。電刷Ａ總是呈高電位（正極性），電刷Ｂ總是呈低電位（負(fù)極性）。1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機(jī)1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)

這樣在電刷Ａ、Ｂ間可獲得直流電動(dòng)勢。實(shí)際的直流發(fā)電機(jī)電樞上不止一個(gè)線圈，而是根據(jù)需要有許多線圈分布在電樞鐵芯上，相應(yīng)地有許多換向片和線圈相連，這些線圈按一定規(guī)律連接起來構(gòu)成電樞繞組。結(jié)論：電樞繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢是交變的，經(jīng)過換向器的機(jī)械整流，變成電刷兩端輸出的直流電動(dòng)勢。所以，換向器在直流發(fā)電機(jī)中的作用是把電樞繞組中的交流電動(dòng)勢變換為電刷的直流電動(dòng)勢。第1章直流電機(jī)1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)1.1.1直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖1-2是一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)的物理模型與發(fā)電機(jī)物理模型不同的是:①線圈不由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng);②電刷A、B接到直流電源上。當(dāng)電刷A、B接上直流電源后，直流電流便通過電刷、換向片流過線圈。圖1-2直流電動(dòng)機(jī)的物理模型第1章直流電機(jī)1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)由電磁力定律可知，載流導(dǎo)體上所受的磁力f為

f=Bｌi牛頓（N）

式中。i---導(dǎo)體ab、cd中的電流，單位A。導(dǎo)體的受力方向可由左手定則確定。對直流電動(dòng)機(jī)而言，在電刷A，B間加的是直流電源，而電樞線圈里的電流方向是交變的，但產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩卻是單方向的，這也是由于有換向器的緣故。在這里換向器的作用是，把外加的直流電流變?yōu)殡姌芯€圈里的交變電流，從而產(chǎn)生恒定方向轉(zhuǎn)動(dòng)的電磁轉(zhuǎn)矩。第1章直流電機(jī)1.1.3直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)見圖：1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機(jī)1、定子定子包括主磁極，換向極、機(jī)座，端蓋和電刷裝置等。1）主磁極產(chǎn)生主磁極磁通。包括鐵心和繞組。鐵心用1~1.5mm的低碳鋼疊壓而成，安裝如圖。1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機(jī)2）換相極容量在1kw以上的直流電機(jī)，在相鄰兩主磁極之間要裝上換向極，又叫附加極，其作用是為了改善直流電機(jī)的換向。對換向性能要求較高的電機(jī)，其鐵心和主磁極鐵心一樣，也采用1~1.5mm厚的鋼片疊壓而成。換向極繞組套在換向極鐵芯上。由于換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)，故其上流過的電流較大，固此，換向極繞組的導(dǎo)線截面積較大，匝數(shù)較少。換向極的數(shù)目一般與主磁極的數(shù)目相等。1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機(jī)3）機(jī)座作用有兩個(gè)：一是機(jī)座的主體作為直流電機(jī)磁路的一部分，這部分稱為磁軛。二是用來固定主磁極，換向極和端蓋，并借底座把電機(jī)固定在基礎(chǔ)上。為保證機(jī)座有良好的導(dǎo)磁性能和足夠的機(jī)械強(qiáng)度，所以機(jī)座一般用鑄鋼鑄造或用厚鋼板焊接而成。4）

電刷裝置電刷裝置的作用是可以把電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的電流引到靜止的電路，或者反過來把靜止電路里的電流引入到旋轉(zhuǎn)的電路里。1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機(jī)2、轉(zhuǎn)子如圖：作用：在主磁場的作用下，感應(yīng)出電動(dòng)勢和電流，并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸等。1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機(jī)電樞鐵芯是直流電機(jī)主磁路的一部分。圖為電樞鐵芯沖片。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，鐵芯處在定子磁場中的位置發(fā)生變化，故鐵芯中的磁通方向發(fā)生改變，為交變磁場。該交變磁場會(huì)在電樞鐵芯中產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，所以電樞鐵芯通常用0.5mm或0.35mm厚的硅鋼片疊裝而成，以減少渦流和磁滯損耗。2）電樞繞組電樞繞組的作用是在定子磁場作用下，以感應(yīng)電動(dòng)勢和通過電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。1.1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)第1章直流電機(jī)3）換向器換向器的作用：對發(fā)電機(jī)來說，是將電樞組中感應(yīng)的交流電動(dòng)勢變換成電刷間的直流電動(dòng)勢；而對電動(dòng)機(jī)來