《直流電機(jī)電樞繞組》課件

直流電機(jī)電樞繞組課程導(dǎo)引課程目標(biāo)掌握直流電機(jī)電樞繞組的基本知識(shí)，了解常見類型學(xué)習(xí)內(nèi)容電樞繞組的概念、類型、構(gòu)造、計(jì)算等學(xué)習(xí)方法理論講解、案例分析、實(shí)操練習(xí)相結(jié)合直流電機(jī)的概述直流電機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域。直流電機(jī)具有以下特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單，易于控制起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)調(diào)速性能好，可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速效率高，運(yùn)行可靠性高直流電機(jī)的工作原理磁場直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子繞組在磁場中旋轉(zhuǎn)。電流當(dāng)電流通過轉(zhuǎn)子繞組時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場，該磁場與定子磁場相互作用，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞組在磁場中旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出機(jī)械功。整流直流電機(jī)使用整流子來將直流電轉(zhuǎn)換成所需的交流電，使轉(zhuǎn)子繞組持續(xù)旋轉(zhuǎn)。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、電刷、整流器和軸承組成。定子是電機(jī)靜止的部分，通常由機(jī)座、磁極和勵(lì)磁繞組組成。轉(zhuǎn)子是電機(jī)旋轉(zhuǎn)的部分，主要包括電樞、換向器和轉(zhuǎn)軸。電刷是將直流電源連接到電樞繞組的部件。整流器是將電樞繞組產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電的裝置。電樞繞組是直流電機(jī)中最重要的部分之一，它將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。電樞繞組的結(jié)構(gòu)和連接方式會(huì)影響電機(jī)的性能。電樞繞組的連接方式主要有兩種：波繞組和環(huán)狀繞組。波繞組具有較高的電勢，而環(huán)狀繞組具有較低的電勢。電樞繞組的匝數(shù)會(huì)影響電機(jī)的電壓和電流。電樞繞組的概念導(dǎo)體電樞繞組由多個(gè)導(dǎo)體構(gòu)成，這些導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。繞組多個(gè)導(dǎo)體按一定方式連接在一起，就形成了電樞繞組。電流路徑電樞繞組是電流的路徑，它決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。電樞繞組的構(gòu)造1導(dǎo)體繞組的基本元素2絕緣防止導(dǎo)體之間短路3繞組骨架提供固定和支撐4端部連接連接導(dǎo)體并形成閉合回路齒狀繞組導(dǎo)線排列導(dǎo)線沿電樞鐵芯的齒槽排列，每個(gè)齒槽內(nèi)放置一組線圈。線圈形狀線圈呈矩形或圓形，每個(gè)線圈由多個(gè)匝組成。環(huán)狀繞組環(huán)狀繞組又稱閉式繞組，其繞組線圈繞成封閉的環(huán)狀，繞組線圈的兩個(gè)端點(diǎn)連接在同一整流片上。環(huán)狀繞組具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便等優(yōu)點(diǎn)，但存在以下缺點(diǎn)：電樞反應(yīng)較大，換向性能較差，因此一般僅適用于小功率直流電機(jī)。波繞組波繞組是直流電機(jī)電樞繞組的一種類型。它具有以下特點(diǎn)：每個(gè)電樞導(dǎo)體被兩個(gè)相鄰的換向片所連接，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，稱為一個(gè)繞組節(jié)距多個(gè)繞組節(jié)距組成一個(gè)繞組支路，所有繞組支路串聯(lián)起來形成一個(gè)閉合回路，稱為一個(gè)波繞組波繞組的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但磁場強(qiáng)度比齒狀繞組低集集繞組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)集集繞組每個(gè)導(dǎo)體都與其他所有導(dǎo)體并聯(lián)連接。這種結(jié)構(gòu)使得電流在每個(gè)導(dǎo)體中均勻分配，從而降低了電阻，并提高了電機(jī)的效率。應(yīng)用場景集集繞組適用于需要高電流輸出的直流電機(jī)，例如用于起重機(jī)、電動(dòng)機(jī)車等大型設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)集集繞組具有以下優(yōu)點(diǎn)：電流分布均勻電阻小，效率高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大繞組匝數(shù)的計(jì)算1確定電機(jī)額定電壓2計(jì)算電樞電流根據(jù)額定功率和效率計(jì)算3確定導(dǎo)線截面積根據(jù)電流密度選擇合適的導(dǎo)線4計(jì)算繞組匝數(shù)根據(jù)電樞電壓、電流和導(dǎo)線截面積計(jì)算繞組連接方式1并聯(lián)連接并聯(lián)連接的繞組組，其電勢差相等，但電流則根據(jù)繞組的匝數(shù)分配。2串聯(lián)連接串聯(lián)連接的繞組組，其電流相同，但電勢差則根據(jù)繞組的匝數(shù)分配。3混合連接混合連接的繞組組，兼具并聯(lián)和串聯(lián)連接的優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式串勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，電流相同。并勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，電壓相同。他勵(lì)勵(lì)磁繞組由獨(dú)立電源供電，電流和電壓均可獨(dú)立控制。復(fù)勵(lì)勵(lì)磁繞組包含串勵(lì)和并勵(lì)兩種繞組，綜合控制電機(jī)的特性。串激電機(jī)串激電機(jī)是指勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)的直流電機(jī)。這種電機(jī)具有轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流成反比的特點(diǎn)，因此在負(fù)載較輕時(shí)，轉(zhuǎn)速較高，而當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)顯著降低。并激電機(jī)獨(dú)立勵(lì)磁勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接，由獨(dú)立電源供電。穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速變化時(shí)，勵(lì)磁電流保持穩(wěn)定，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。廣泛應(yīng)用常用于要求穩(wěn)定運(yùn)行的場合，如機(jī)床、風(fēng)機(jī)、水泵等?；靹?lì)電機(jī)混勵(lì)電機(jī)兼具串激電機(jī)和并激電機(jī)的特點(diǎn)。它將勵(lì)磁繞組的一部分與電樞繞組串聯(lián)，另一部分與電樞繞組并聯(lián)。這種混合勵(lì)磁方式可以提高電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并改善其運(yùn)行性能。電樞反應(yīng)電樞電流電樞電流在電樞繞組中流動(dòng)，產(chǎn)生磁場，稱為電樞磁場。磁場疊加電樞磁場與主磁場疊加，影響磁場的分布和磁通量。磁場畸變電樞磁場與主磁場方向相反，導(dǎo)致磁場畸變，影響電機(jī)性能。電樞反應(yīng)的原因1電樞電流電樞繞組通電后產(chǎn)生磁場，與主磁場相互作用。2磁場疊加電樞磁場與主磁場疊加，導(dǎo)致磁場分布發(fā)生變化。電樞反應(yīng)的影響磁場畸變電樞電流產(chǎn)生的磁場與主磁場疊加，導(dǎo)致磁場分布發(fā)生畸變，磁場強(qiáng)度降低。磁極偏移電樞反應(yīng)使磁場分布發(fā)生改變，導(dǎo)致磁極中心發(fā)生偏移，影響電機(jī)性能。火花電樞電流產(chǎn)生的磁場與主磁場疊加，導(dǎo)致電樞導(dǎo)體切割磁力線的速度發(fā)生變化，容易產(chǎn)生火花。濾波電容的作用1平滑直流濾波電容可以平滑直流電源的波動(dòng)，使其更穩(wěn)定。2抑制噪聲濾波電容可以抑制直流電源中存在的噪聲，提高電源質(zhì)量。3提高效率通過濾除直流電源中的噪聲，濾波電容可以提高電源的效率。整流子的作用將直流電流的方向反向切換實(shí)現(xiàn)電樞電流的單向流動(dòng)整流子的結(jié)構(gòu)整流子是直流電機(jī)中的重要部件，它由多個(gè)銅片組成，每個(gè)銅片都與電樞繞組的線圈連接。這些銅片被絕緣材料隔開，并以一定順序排列在電樞軸上。整流子通過刷子與外部電路連接，實(shí)現(xiàn)電流的轉(zhuǎn)換，將交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流。整流子的結(jié)構(gòu)直接影響到直流電機(jī)的性能，例如，整流子的尺寸、材料、數(shù)量、排列方式等都會(huì)影響到直流電機(jī)的電流容量、效率和使用壽命。整流子的磨損摩擦磨損整流子與電刷之間的摩擦?xí)斐赡p，尤其是在高負(fù)載或高速運(yùn)行時(shí)。電火花電刷與整流子之間的接觸不良會(huì)導(dǎo)致電火花，從而加速磨損。腐蝕整流子表面可能受到環(huán)境因素的影響，例如水分和腐蝕性氣體，導(dǎo)致腐蝕。整流質(zhì)量的評判1火花整流器火花是整流質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，火花越小，整流質(zhì)量越好。2噪聲整流過程中的噪聲會(huì)影響電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要盡可能減少噪聲。3壽命整流器的壽命取決于材料和工藝，好的整流器可以延長電機(jī)使用壽命。直流電機(jī)的調(diào)速1改變勵(lì)磁電流通過改變勵(lì)磁電流可以改變電機(jī)磁場強(qiáng)度，進(jìn)而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速2改變電樞電壓調(diào)節(jié)電樞回路電壓可改變電樞電流，從而控制轉(zhuǎn)速3改變電樞回路電阻增加電樞回路電阻可以降低電樞電流，從而降低轉(zhuǎn)速直流電機(jī)的應(yīng)用電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車是直流電機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵領(lǐng)域，它們?yōu)槠囂峁﹦?dòng)力，并幫助實(shí)現(xiàn)零排放目標(biāo)?；疖囍绷麟姍C(jī)驅(qū)動(dòng)火車，提供動(dòng)力，能夠?qū)崿F(xiàn)高速行駛和牽引重物。工業(yè)生產(chǎn)直流電機(jī)應(yīng)用于工廠的各種機(jī)械，例如起重機(jī)、傳送帶和機(jī)床。典型直流電機(jī)的參數(shù)參數(shù)典型值單位額定功率1-100kW額定電壓110-220V額定電流10-100A額定轉(zhuǎn)速1000-3000rpm效率80-95%本課程小結(jié)直流電機(jī)直流電機(jī)作為一種重要的電力驅(qū)動(dòng)裝置，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中發(fā)揮著重要作用。電樞繞組電樞繞組是直流電機(jī)的重要組成部分，其構(gòu)造和連接方式直接影響著電機(jī)的性