《直流電機(jī)》課件

《直流電機(jī)》1.直流電機(jī)的基本原理電磁感應(yīng)當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這是直流電機(jī)工作的基礎(chǔ)。洛倫茲力電流在磁場(chǎng)中會(huì)受到洛倫茲力的作用，這種力可以使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生機(jī)械能。電磁感應(yīng)當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)或磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流感應(yīng)電流的方向由楞次定律決定，即感應(yīng)電流的方向總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化洛倫茲力電磁力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力被稱為洛倫茲力。方向洛倫茲力的方向垂直于磁場(chǎng)方向和電荷運(yùn)動(dòng)方向。大小洛倫茲力的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)度、電荷量和電荷速度成正比。直流電機(jī)的工作原理1電磁感應(yīng)當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2洛倫茲力當(dāng)電流通過(guò)磁場(chǎng)中的導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體會(huì)受到洛倫茲力的作用。3電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和洛倫茲力的相互作用驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)定子定子是直流電機(jī)的靜止部分，主要由機(jī)座、磁極、勵(lì)磁繞組組成。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，主要由轉(zhuǎn)軸、電樞、電樞繞組組成。定子結(jié)構(gòu)定子由機(jī)座、磁極和磁軛組成。定子是直流電機(jī)的靜止部分，提供磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。功能定子的磁極上繞有勵(lì)磁繞組，通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子上的電樞繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是直流電機(jī)中旋轉(zhuǎn)的部分，由鐵芯、繞組和換向器組成。鐵芯鐵芯由疊壓的硅鋼片制成，用以集中磁場(chǎng)，并降低渦流損耗。繞組繞組繞在鐵芯上，通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)，與定子磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。換向器將直流電流從固定繞組傳遞到旋轉(zhuǎn)繞組。通過(guò)刷子與外部電路連接。保證轉(zhuǎn)子電流方向與磁場(chǎng)方向始終保持一致。刷子導(dǎo)電將電流從外部電路傳送到轉(zhuǎn)子繞組。碳刷碳刷材料具有良好的導(dǎo)電性和自潤(rùn)滑性能。壓力調(diào)節(jié)通過(guò)彈簧保持碳刷與換向器接觸，確保良好導(dǎo)電。3.直流電機(jī)的分類按電壓分類低壓直流電機(jī)：電壓小于1000V高壓直流電機(jī)：電壓大于1000V按勵(lì)磁方式分類他勵(lì)直流電機(jī)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組獨(dú)立自勵(lì)直流電機(jī)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)按電壓分類1低壓直流電機(jī)電壓通常在110伏或更低，適用于小型家用電器和工具。2中壓直流電機(jī)電壓范圍在220伏到500伏之間，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備和車輛。3高壓直流電機(jī)電壓高于500伏，主要用于大型工業(yè)設(shè)備，例如起重機(jī)和電車。按勵(lì)磁方式分類他勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組分開(kāi)，由獨(dú)立電源供電，可調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流控制電機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。自勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，利用電樞電流產(chǎn)生勵(lì)磁磁場(chǎng)，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但調(diào)速性能較差。復(fù)合勵(lì)磁勵(lì)磁繞組由串聯(lián)和并聯(lián)部分組成，兼有他勵(lì)和自勵(lì)的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)速性能好，應(yīng)用廣泛。按結(jié)構(gòu)分類直流電機(jī)直流電機(jī)通常采用磁極和電樞結(jié)構(gòu)。直流無(wú)刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)采用永磁體和電子換向器。直流電機(jī)的特性轉(zhuǎn)速-電壓特性負(fù)載不變，電機(jī)轉(zhuǎn)速隨電壓變化轉(zhuǎn)矩-電流特性電壓不變，電機(jī)轉(zhuǎn)矩隨電流變化轉(zhuǎn)速-電壓特性負(fù)載不變當(dāng)直流電機(jī)負(fù)載不變時(shí)，轉(zhuǎn)速與電樞電壓成正比。電壓越高，轉(zhuǎn)速越快。電樞電流不變當(dāng)電樞電流不變時(shí)，轉(zhuǎn)速與電樞電壓成反比。電壓越低，轉(zhuǎn)速越快。轉(zhuǎn)矩-電流特性線性關(guān)系在直流電機(jī)中，轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，這表示如果電流增加，轉(zhuǎn)矩也會(huì)相應(yīng)增加。負(fù)載變化電機(jī)能夠根據(jù)負(fù)載的變化調(diào)整轉(zhuǎn)矩，以維持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。效率影響轉(zhuǎn)矩-電流特性反映了電機(jī)的效率和能量轉(zhuǎn)換效率。效率特性1效率定義電機(jī)輸出功率與輸入功率之比。2效率曲線效率隨負(fù)載電流變化，呈先升后降趨勢(shì)。3最大效率對(duì)應(yīng)于電機(jī)額定負(fù)載，此時(shí)效率最高。直流電機(jī)的啟動(dòng)與調(diào)速啟動(dòng)電路啟動(dòng)電路可以控制直流電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程，防止電流過(guò)大。調(diào)速方法調(diào)速方法可以調(diào)節(jié)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足不同的工作需求。啟動(dòng)電路啟動(dòng)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制著直流電機(jī)電源的接通和斷開(kāi)。啟動(dòng)電阻啟動(dòng)電阻可以限制啟動(dòng)電流，保護(hù)電機(jī)。啟動(dòng)繼電器啟動(dòng)繼電器可以控制啟動(dòng)電路的接通和斷開(kāi)。調(diào)速方法變頻調(diào)速改變電機(jī)電源頻率，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。勵(lì)磁調(diào)速改變勵(lì)磁電流，改變電機(jī)磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。電阻調(diào)速在電機(jī)電樞回路中加入可變電阻，改變電樞回路電流，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。四象限工作正向轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)提供正向轉(zhuǎn)矩，并消耗能量。反向轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)提供反向轉(zhuǎn)矩，并消耗能量。發(fā)電電機(jī)提供反向轉(zhuǎn)矩，并產(chǎn)生能量。制動(dòng)電機(jī)提供正向轉(zhuǎn)矩，并消耗能量。直流電機(jī)的應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備，如起重機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械加工設(shè)備等。交通領(lǐng)域直流電機(jī)是電動(dòng)汽車、電動(dòng)火車、電動(dòng)輪船等交通工具的重要?jiǎng)恿?lái)源。工業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化生產(chǎn)直流電機(jī)在自動(dòng)化生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用，例如工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)控制系統(tǒng)等。機(jī)械加工直流電機(jī)可驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械設(shè)備，例如機(jī)床、起重機(jī)、傳送帶等。冶金行業(yè)直流電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)各種冶金設(shè)備，例如軋鋼機(jī)、電爐、起重機(jī)等。交通領(lǐng)域1電力機(jī)車直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于電力機(jī)車，為鐵路運(yùn)輸提供高效動(dòng)力。2電動(dòng)汽車近年來(lái)，直流電機(jī)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了新能源汽車的發(fā)展。3電氣化船舶直流電機(jī)在船舶推進(jìn)系統(tǒng)中也發(fā)揮著重要作用，提高了航運(yùn)效率。家用電器吸塵器許多吸塵器使用直流電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)其吸塵功能。直流電機(jī)提供了高效的吸力，能夠清潔地板、地毯和家具。電動(dòng)工具直流電機(jī)在電動(dòng)工具中廣泛應(yīng)用，例如鉆頭、電鋸和電動(dòng)螺絲刀。它們提供動(dòng)力，使這些工具能夠高效地執(zhí)行任務(wù)。空調(diào)空調(diào)中使用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，壓縮制冷劑，從而實(shí)現(xiàn)降溫效果。直流電機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng)定期維護(hù)保養(yǎng)直流電機(jī)，可延長(zhǎng)其使用壽命，提高工作效率，并確保安全運(yùn)行。定子線圈絕緣檢查萬(wàn)用表測(cè)試使用萬(wàn)用表測(cè)量定子線圈的絕緣電阻，確保其符合要求。高壓試驗(yàn)進(jìn)行高壓試驗(yàn)，檢測(cè)定子線圈的絕緣強(qiáng)度，防止漏電事故。轉(zhuǎn)子換向器維護(hù)定期清潔換向器表面，去除積碳和污垢。檢查換向器表面磨損程度，必要時(shí)進(jìn)行研磨或更換。檢查刷子磨損情況，及時(shí)更換磨損的刷子。機(jī)械部件保養(yǎng)軸承潤(rùn)滑定期檢查軸承潤(rùn)滑油，更換老化的油脂，確保軸承的正常工作狀態(tài)。齒輪維護(hù)檢查齒輪的磨損情況，更換磨損的齒輪，確保電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。緊固件檢查檢查所有緊固件，確保螺栓螺母緊固，避免松動(dòng)導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行故障。課程總結(jié)本課程介紹了直流電機(jī)的基本原理、結(jié)構(gòu)、特性、應(yīng)用和維護(hù)等方面知識(shí)。通過(guò)學(xué)習(xí)，你應(yīng)該掌握了直流電機(jī)的工作原理和主要結(jié)構(gòu)，能夠識(shí)別不同的直流電機(jī)類型，并了解其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。直流電機(jī)的基本原理1電磁感應(yīng)切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2洛倫茲力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。3直流電機(jī)的工作原理利用電磁感應(yīng)和洛倫茲力的相互作用，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)定子定子是直流電機(jī)的固定部分，通常由磁極和磁軛組成。磁極產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁軛提供磁路閉合路徑，以增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，通常由電樞、換向器和軸組成。電樞繞組通電后，會(huì)與定子磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。換向器換向器是一個(gè)銅段組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，它通過(guò)刷子與電樞繞組連接，并改變電流方向，使電樞始終處于受力狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)旋轉(zhuǎn)。刷子刷子是與換向器接觸的碳?jí)K，它可以傳遞電流并減少換向器磨損。直流電機(jī)的性能特點(diǎn)轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速與電壓成正比，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩成反比。轉(zhuǎn)