《直流電機(jī)簡介》課件

直流電機(jī)簡介直流電機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，在現(xiàn)代工業(yè)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。直流電機(jī)的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律，通過電磁場的作用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生機(jī)械能。課程大綱直流電機(jī)的定義和特點(diǎn)直流電機(jī)的組成結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的應(yīng)用直流電機(jī)的定義和特點(diǎn)定義直流電機(jī)是一種將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。它利用磁場與電流之間的相互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件旋轉(zhuǎn)。特點(diǎn)直流電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)速方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。直流電機(jī)的組成結(jié)構(gòu)直流電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子和電刷組成。定子是靜止部分，通常包括磁極和勵(lì)磁繞組，用來產(chǎn)生磁場。轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，包括電樞、電樞繞組、換向器和軸。電刷是連接定子和轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電部件，將電流傳遞到電樞繞組。直流電機(jī)的工作原理1電磁感應(yīng)磁場變化產(chǎn)生感應(yīng)電流2電磁力電流在磁場中受力3旋轉(zhuǎn)電磁力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)電樞繞組的基本結(jié)構(gòu)電樞繞組是由導(dǎo)線繞制在電樞鐵芯上的，是直流電機(jī)中最重要的部分之一。它接受來自換向器的電流，并產(chǎn)生電磁力，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電樞繞組的基本結(jié)構(gòu)包括繞組導(dǎo)線、絕緣材料、電樞鐵芯和換向器。繞組導(dǎo)線一般采用銅線，并根據(jù)不同的電流大小和工作電壓選擇不同的規(guī)格。絕緣材料用于防止繞組導(dǎo)線之間的短路，以及與電樞鐵芯之間的絕緣。電樞鐵芯用于傳遞磁場，并作為繞組的支撐。換向器是一種機(jī)械裝置，用于將直流電流引入繞組，并使電流方向隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)而改變。電樞繞組的形式波繞組波繞組的特點(diǎn)是電樞電流路徑在電樞鐵芯中呈波浪形。單層繞組單層繞組的導(dǎo)體只有一層，繞在電樞鐵芯的表面。雙層繞組雙層繞組的導(dǎo)體有兩層，相互交錯(cuò)排列在電樞鐵芯的表面。定子繞組的基本結(jié)構(gòu)繞組形式通常采用疊繞式結(jié)構(gòu)。繞組材料主要采用銅線或鋁線，根據(jù)電機(jī)功率和工作條件選擇不同規(guī)格的線材。繞組連接一般采用星形或三角形連接，以形成所需的磁場分布。定子繞組的形式疊繞式繞組的線圈彼此疊放，并用絕緣材料隔離，形成一個(gè)整體的繞組結(jié)構(gòu)。疊繞式繞組通常用于小型電機(jī)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。波繞式繞組的線圈以波浪形的方式排列，并將線圈的末端連接在一起，形成一個(gè)連續(xù)的環(huán)路。波繞式繞組通常用于大型電機(jī)，其特點(diǎn)是效率高，功率大。組合式將疊繞式和波繞式兩種繞組形式結(jié)合在一起，以實(shí)現(xiàn)特定的性能要求。組合式繞組通常用于高性能的電機(jī)，例如電動(dòng)汽車電機(jī)。勵(lì)磁繞組的基本結(jié)構(gòu)勵(lì)磁繞組通常由絕緣漆包線繞制在定子鐵芯上，它能夠產(chǎn)生磁場，為直流電機(jī)提供磁力。勵(lì)磁繞組的結(jié)構(gòu)主要包括繞組材料、繞組形式和繞組連接方式。勵(lì)磁繞組的形式并勵(lì)繞組勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，勵(lì)磁電流與電樞電流相同。串勵(lì)繞組勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，勵(lì)磁電流與電樞電流相同。他勵(lì)繞組勵(lì)磁繞組與電樞繞組獨(dú)立，勵(lì)磁電流不受電樞電流的影響。復(fù)勵(lì)繞組勵(lì)磁繞組同時(shí)包含并勵(lì)繞組和串勵(lì)繞組，兼具兩種繞組的特點(diǎn)。直流電機(jī)的電壓方程直流電機(jī)的電壓方程是描述直流電機(jī)電壓與電流、轉(zhuǎn)速等參數(shù)之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程轉(zhuǎn)矩方程T=kΦIa其中：T為轉(zhuǎn)矩Φ為磁通Ia為電樞電流k為常數(shù)直流電機(jī)的速度特性1空載速度當(dāng)電機(jī)不帶負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)速最高。2負(fù)載速度當(dāng)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)下降。3穩(wěn)定速度在負(fù)載變化后，電機(jī)最終穩(wěn)定下來的轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性1負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù)載大小成正比2電流電機(jī)轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比3磁場電機(jī)轉(zhuǎn)矩與磁場強(qiáng)度成正比直流電機(jī)的調(diào)速方法電樞電壓調(diào)速改變電樞電壓的大小，可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。適用于低速調(diào)速，但效率較低。勵(lì)磁電流調(diào)速改變勵(lì)磁電流的大小，可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。適用于高速調(diào)速，效率較高。串聯(lián)電阻調(diào)速在電樞回路中串聯(lián)電阻，可以降低電樞電壓，從而降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速。適用于低速調(diào)速，但效率較低。直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制換向控制通過改變電樞電流的方向，可以控制直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向?？梢酝ㄟ^改變電刷的位置或改變電流方向來實(shí)現(xiàn)換向。勵(lì)磁控制通過改變勵(lì)磁繞組的電流方向，也可以控制直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。一般情況下，改變電樞電流方向比較方便。直流電機(jī)的啟動(dòng)特性啟動(dòng)電流電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電樞電流會(huì)很大，通常是額定電流的幾倍甚至十幾倍。啟動(dòng)時(shí)間電機(jī)從靜止到達(dá)到額定速度所需的時(shí)間。直流電機(jī)的制動(dòng)特性制動(dòng)方式描述再生制動(dòng)將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并反饋給電源反接制動(dòng)改變電機(jī)的勵(lì)磁電流方向，使其產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩電磁制動(dòng)利用電磁力來制動(dòng)電機(jī)，如電磁閘直流電機(jī)的熱特性熱量來源銅損鐵損機(jī)械損耗影響因素電流磁場強(qiáng)度轉(zhuǎn)速控制方法降低電流優(yōu)化磁場合理轉(zhuǎn)速直流電機(jī)的機(jī)械特性1轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系2負(fù)載-效率電機(jī)效率隨負(fù)載變化的情況3功率-轉(zhuǎn)矩電機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系4啟動(dòng)特性電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的特性直流電機(jī)的效率分析直流電機(jī)的損耗分析損耗類型描述銅損電樞繞組和勵(lì)磁繞組中的電流產(chǎn)生的熱量鐵損定子鐵芯中交變磁場產(chǎn)生的渦流損耗和磁滯損耗機(jī)械損耗軸承摩擦、風(fēng)阻、刷子摩擦等機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的損耗附加損耗其他損耗，如刷子接觸電阻損耗、勵(lì)磁電路損耗等直流電機(jī)的選型方法1電機(jī)功率選擇與負(fù)載功率相匹配的電機(jī)，確保電機(jī)能有效驅(qū)動(dòng)負(fù)載。2工作電壓選擇與供電電壓相匹配的電機(jī)，避免電壓過高或過低造成損壞。3轉(zhuǎn)速要求選擇與負(fù)載轉(zhuǎn)速要求相符的電機(jī)，確保電機(jī)能滿足工作需求。4工作環(huán)境選擇適應(yīng)工作環(huán)境的電機(jī)，例如耐高溫、防腐蝕或防爆等。直流電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)定期檢查定期檢查直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，例如：溫度、振動(dòng)、噪聲等。及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障，避免發(fā)生事故。清潔保養(yǎng)定期清潔電機(jī)表面和內(nèi)部，清除灰塵和油污，保持電機(jī)清潔，延長電機(jī)使用壽命。潤滑維護(hù)根據(jù)使用環(huán)境和電機(jī)類型，定期給電機(jī)軸承和齒輪添加潤滑油，確保電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。直流電機(jī)在工業(yè)中的應(yīng)用直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，例如：起重機(jī)、運(yùn)輸設(shè)備、機(jī)械加工設(shè)備等電力機(jī)車、電氣傳動(dòng)系統(tǒng)等自動(dòng)化生產(chǎn)線、機(jī)器人等直流電機(jī)的發(fā)展趨勢小型化直流電機(jī)朝著小型化和高功率密度方向發(fā)展，以滿足電子產(chǎn)品和小型設(shè)備的需要。高效率不斷提高電機(jī)效率，減少能耗，符合節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢。智能化集成傳感器、控制系統(tǒng)和通信功能，實(shí)現(xiàn)智能控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控。直流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便起動(dòng)特性好，負(fù)載能力強(qiáng)調(diào)速性能好，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速控制靈活，可正反轉(zhuǎn)效率較高，性能穩(wěn)定缺點(diǎn)體積較大，重量較重對(duì)環(huán)境要求較高，易受塵埃和潮濕影響成本較高，價(jià)格相對(duì)昂貴維護(hù)成本較高，需要定期保養(yǎng)電刷容易磨損，需要定期更換課程小結(jié)1直流電機(jī)的定義和特點(diǎn)直流電機(jī)是一種將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。2直流電機(jī)的工作原理通過電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。3直流電機(jī)的應(yīng)用直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、電力等領(lǐng)域?？己艘笳n程考試課程考試將以閉卷形式進(jìn)行，重點(diǎn)考察學(xué)生對(duì)直流電機(jī)基本概念、工