电机学第二章直流电机.pptx
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1、电机学第二章直流电机电机学第二章直流电机2 2 2 2、1 1 1 1 概述概述概述概述 直流电机工作原理直流电机工作原理直流电机工作原理直流电机工作原理 直流电机额定值直流电机额定值直流电机额定值直流电机额定值 直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件2 2 2 2、1 1 1 1、1 1 1 1 直流电机工作原理直流电机工作原理直流电机工作原理直流电机工作原理 2 2 2 2、1 1 1 1、2 2 2 2 直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机整体结构直流电机整体结构直流电机整体结构
2、直流电机整体结构2 2 2 2、1 1 1 1、2 2 2 2 直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机主磁极与换向极直流电机主磁极与换向极直流电机主磁极与换向极直流电机主磁极与换向极2 2 2 2、1 1 1 1、2 2 2 2 直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机机座直流电机机座直流电机机座直流电机机座2 2 2 2、1 1 1 1、2 2 2 2 直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机电枢冲片与电枢绕组直流电机电枢冲
3、片与电枢绕组直流电机电枢冲片与电枢绕组直流电机电枢冲片与电枢绕组2 2 2 2、1 1 1 1、2 2 2 2 直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机换向器直流电机换向器直流电机换向器直流电机换向器2 2 2 2、1 1 1 1、2 2 2 2 直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机得主要结构部件直流电机电刷装置直流电机电刷装置直流电机电刷装置直流电机电刷装置大家学习辛苦了,还是要坚持大家学习辛苦了,还是要坚持继续保持安静继续保持安静继续保持安静继续保持安静2 2 2 2、1 1 1 1、3 3 3
4、3 直流电机得额定值直流电机得额定值直流电机得额定值直流电机得额定值额定功率额定功率额定功率额定功率:P PNN,单位单位单位单位 WW或或或或kWkW额定电压额定电压额定电压额定电压:U UNN,单位单位单位单位 V V额定电流额定电流额定电流额定电流:I INN,单位单位单位单位 A A额定励磁电压额定励磁电压额定励磁电压额定励磁电压:U UfNfN,单位单位单位单位 V V额定励磁电流额定励磁电流额定励磁电流额定励磁电流:I IfNfN,单位单位单位单位 A A额定转速额定转速额定转速额定转速:n nNN,单位单位单位单位 r/minr/min额定效率额定效率额定效率额定效率:NN额定转
5、矩额定转矩额定转矩额定转矩:T TNN,单位单位单位单位 NmNm额定温升额定温升额定温升额定温升:,单位单位单位单位2 2 2 2、2 2 2 2 直流电机电枢绕组直流电机电枢绕组直流电机电枢绕组直流电机电枢绕组基本特点基本特点基本特点基本特点 单叠绕组单叠绕组单叠绕组单叠绕组 单波绕组单波绕组单波绕组单波绕组 2 2 2 2、2 2 2 2、1 1 1 1 电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点电枢绕组设计得基本要求电枢绕组设计得基本要求电枢绕组设计得基本要求电枢绕组设计得基本要求电动势大电动势大电动势大电动势大,波形好波形好波形好波形好电流大电流大电流大电流大,
6、产生并承受得电磁力与电磁转矩大产生并承受得电磁力与电磁转矩大产生并承受得电磁力与电磁转矩大产生并承受得电磁力与电磁转矩大结构简单结构简单结构简单结构简单,连接可靠连接可靠连接可靠连接可靠便于维修便于维修便于维修便于维修换向性能好换向性能好换向性能好换向性能好 电枢绕组类型电枢绕组类型电枢绕组类型电枢绕组类型叠绕组叠绕组叠绕组叠绕组:单叠绕组与复叠绕组单叠绕组与复叠绕组单叠绕组与复叠绕组单叠绕组与复叠绕组波绕组波绕组波绕组波绕组:单波绕组与复波绕组单波绕组与复波绕组单波绕组与复波绕组单波绕组与复波绕组蛙绕组蛙绕组蛙绕组蛙绕组:叠绕组与波绕组得组合叠绕组与波绕组得组合叠绕组与波绕组得组合叠绕组与波
7、绕组得组合2 2 2 2、2 2 2 2、1 1 1 1 电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点基本概念基本概念基本概念基本概念绕组元件绕组元件绕组元件绕组元件:两端分别与两片换向片连接得单匝或多匝线圈。两端分别与两片换向片连接得单匝或多匝线圈。两端分别与两片换向片连接得单匝或多匝线圈。两端分别与两片换向片连接得单匝或多匝线圈。元件边元件边元件边元件边:放在槽中切割磁力线、感应电动势得有效边。放在槽中切割磁力线、感应电动势得有效边。放在槽中切割磁力线、感应电动势得有效边。放在槽中切割磁力线、感应电动势得有效边。上上上上(下下下下)元件边元件边元件边元件边:放在某一槽上
8、放在某一槽上放在某一槽上放在某一槽上(下下下下)层。层。层。层。端接端接端接端接:元件槽外得部分元件槽外得部分元件槽外得部分元件槽外得部分(前端接、后端接前端接、后端接前端接、后端接前端接、后端接)。2 2 2 2、2 2 2 2、1 1 1 1 电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点基本概念基本概念基本概念基本概念槽内每层元件边数槽内每层元件边数槽内每层元件边数槽内每层元件边数:u u槽数槽数槽数槽数Z Z与虚槽数与虚槽数与虚槽数与虚槽数Z Zii:Z Zii =uZuZ元件数元件数元件数元件数S S、换向片数、换向片数、换向片数、换向片数K K与虚槽数与虚槽数与虚
9、槽数与虚槽数Z Zii:S S=K K=Z Zii2 2 2 2、2 2 2 2、1 1 1 1 电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点基本概念基本概念基本概念基本概念第一节距第一节距第一节距第一节距y y11:两个元件边在电枢表面得跨距两个元件边在电枢表面得跨距两个元件边在电枢表面得跨距两个元件边在电枢表面得跨距,用虚槽数表示用虚槽数表示用虚槽数表示用虚槽数表示极极极极距距距距 :每每每每个个个个主主主主磁磁磁磁极极极极在在在在电电电电枢枢枢枢表表表表面面面面占占占占据据据据得得得得距距距距离离离离,或或或或相相相相邻邻邻邻两两两两主主主主极极极极间间间间得距离得距
10、离得距离得距离,用弧长或虚槽数表示。用弧长或虚槽数表示。用弧长或虚槽数表示。用弧长或虚槽数表示。y y11应接近一个极距应接近一个极距应接近一个极距应接近一个极距 ,且为整数。且为整数。且为整数。且为整数。整距整距整距整距:y y11=短距短距短距短距:y y11 2 2 2 2、2 2 2 2、1 1 1 1 电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点电枢绕组基本特点基本概念基本概念基本概念基本概念第第第第二二二二节节节节距距距距y y22:与与与与同同同同一一一一换换换换向向向向器器器器相相相相连连连连得得得得两两两两个个个个元元元元件件件件,第第第第一一一一个个个个元元元元件件件件
11、得得得得下下下下元元元元件件件件边边边边到到到到第第第第二二二二个个个个元元元元件件件件得得得得上上上上元元元元件件件件边边边边在在在在电电电电枢枢枢枢表表表表面面面面得得得得跨跨跨跨距距距距,也也也也常常常常用用用用虚槽数表示。叠绕组虚槽数表示。叠绕组虚槽数表示。叠绕组虚槽数表示。叠绕组,y y22 00;0;合合合合成成成成节节节节距距距距y y:串串串串联联联联得得得得两两两两个个个个元元元元件件件件对对对对应应应应边边边边在在在在电电电电枢枢枢枢表表表表面面面面得得得得跨跨跨跨距距距距,用用用用虚虚虚虚槽槽槽槽数表示。数表示。数表示。数表示。y y=y y11+y y22换换换换向向向
12、向器器器器节节节节距距距距y yKK:与与与与每每每每个个个个元元元元件件件件相相相相连连连连得得得得两两两两个个个个换换换换向向向向器器器器在在在在换换换换向向向向器器器器表表表表面面面面得跨距得跨距得跨距得跨距,用换向片数表示。用换向片数表示。用换向片数表示。用换向片数表示。y y=y yKK18第一第一节距距 y1第二第二节距距 y2合成合成节距距 y换向向节距距 yK单叠绕组元件 右行左行单波绕组元件 右行2 2 2 2、2 2 2 2、2 2 2 2 单叠绕组单叠绕组单叠绕组单叠绕组 4极极电机机,Z=Zi=S=K=16 单叠右行整距叠右行整距绕组20单叠绕组就是把一个主极下得元件串
13、联成一条支路单叠绕组就是把一个主极下得元件串联成一条支路21并联支路数等于极数并联支路数等于极数,并联支路对数并联支路对数a=2 电刷放置电刷放置2 2 2 2、2 2 2 2、3 3 3 3 单波绕组单波绕组单波绕组单波绕组 4极极电机机 Z=Zi=S=K=15 单波左行短整距波左行短整距绕组23单波绕组单波绕组:所有处于同极性下得元件串联起来构成一条支路所有处于同极性下得元件串联起来构成一条支路 24 并联支路数等于并联支路数等于2,并并联支路支路对数数a=1 电刷放置位置电刷放置位置小结小结小结小结 直流电机电枢绕组就是无头无尾得闭合绕组。直流电机电枢绕组就是无头无尾得闭合绕组。直流电机
14、电枢绕组至少有直流电机电枢绕组至少有2条并联支路。条并联支路。在直流电机中在直流电机中,通常用通常用 a 表示并联支路对数表示并联支路对数;单叠绕组单叠绕组,a=p,即并联支路对数恒等于电机极对数即并联支路对数恒等于电机极对数;单波绕组单波绕组,a=1,即并联支路对数恒等于即并联支路对数恒等于1。电刷放置得一般原则电刷放置得一般原则:确保空载时通过正、负电刷引出得电动势最大确保空载时通过正、负电刷引出得电动势最大;被电刷短路得元件中得电动势为零被电刷短路得元件中得电动势为零;端接对称得元件端接对称得元件,电刷放置在主极轴线下得换向片上。电刷放置在主极轴线下得换向片上。2 2 2 2、3 3 3
15、 3 直流电机得磁场直流电机得磁场直流电机得磁场直流电机得磁场 磁场就是电机实现机电能量转换得媒介。磁场就是电机实现机电能量转换得媒介。主极磁场可由永久磁铁产生主极磁场可由永久磁铁产生 主极磁场也可由励磁绕组通入直流电流或由产生。主极磁场也可由励磁绕组通入直流电流或由产生。2 2 2 2、3 3 3 3、1 1 1 1 直流电机按励磁方式分类直流电机按励磁方式分类直流电机按励磁方式分类直流电机按励磁方式分类 她励直流电机她励直流电机 并励直流电机并励直流电机 串励直流电机串励直流电机 复励直流电机复励直流电机2 2 2 2、3 3 3 3、2 2 2 2 直流电机得空载磁场直流电机得空载磁场直
16、流电机得空载磁场直流电机得空载磁场 空载磁场空载磁场(主磁场主磁场):电枢电流电枢电流Ia=0,仅由仅由If 建立得励磁磁场。建立得励磁磁场。2 2 2 2、3 3 3 3、2 2 2 2 直流电机得空载磁场直流电机得空载磁场直流电机得空载磁场直流电机得空载磁场 磁通磁通:空载就是电机中得磁场就是对称分布得空载就是电机中得磁场就是对称分布得,分为两部分为两部分分 主磁通主磁通:经气隙、电枢、相邻主极下得气隙、主极铁芯、定子经气隙、电枢、相邻主极下得气隙、主极铁芯、定子磁轭闭合。磁轭闭合。p 主磁通同时交链与励磁绕组与电枢绕组主磁通同时交链与励磁绕组与电枢绕组;p 在电枢绕组中产生感应电动势在电
17、枢绕组中产生感应电动势,实现机电能量交换实现机电能量交换;p 用用 0表示。表示。漏磁通漏磁通:经主极间得空气或定子磁轭闭合。经主极间得空气或定子磁轭闭合。p 不穿过气隙不穿过气隙;p 不参与机电能量交换不参与机电能量交换;p 用用 表示。表示。总磁通总磁通:为主磁通与漏磁通之与为主磁通与漏磁通之与,用用 m表示。表示。2 2 2 2、3 3 3 3、2 2 2 2 直流电机得空载磁场直流电机得空载磁场直流电机得空载磁场直流电机得空载磁场 磁通间得关系磁通间得关系 k 主极漏磁系数主极漏磁系数,一般取值一般取值1、151、252 2 2 2、3 3 3 3、2 2 2 2 直流电机得空载磁场直
18、流电机得空载磁场直流电机得空载磁场直流电机得空载磁场 磁动势磁动势 F0 每对极励磁磁动势每对极励磁磁动势 Nf 每极主极上得励磁绕组匝数每极主极上得励磁绕组匝数 主磁路结构主磁路结构 五段式五段式 两个气隙两个气隙 两个齿两个齿 两个主极两个主极 一个定子轭一个定子轭 一个转子轭一个转子轭2 2 2 2、3 3 3 3、2 2 2 2 直流电机得空载磁场直流电机得空载磁场直流电机得空载磁场直流电机得空载磁场 主磁场分布主磁场分布 气隙磁密为平顶波气隙磁密为平顶波 33磁化曲线磁化曲线磁化曲线磁化曲线起始阶段为直线起始阶段为直线起始阶段为直线起始阶段为直线其延长线为气隙线其延长线为气隙线其延长
19、线为气隙线其延长线为气隙线铁磁饱与导致磁化铁磁饱与导致磁化铁磁饱与导致磁化铁磁饱与导致磁化曲线得弯曲曲线得弯曲曲线得弯曲曲线得弯曲2 2 2 2、3 3 3 3、3 3 3 3 直流电机得电枢磁场直流电机得电枢磁场直流电机得电枢磁场直流电机得电枢磁场 电枢绕组中得电流产生得磁场。电枢绕组中得电流产生得磁场。主磁极得中心线称为直轴主磁极得中心线称为直轴,相邻相邻N极极与与S极得分界线称为交轴。极得分界线称为交轴。一般情况下一般情况下,直流电机电枢磁场方向直流电机电枢磁场方向总就是对准交轴总就是对准交轴,称为交轴电枢反应。称为交轴电枢反应。35电刷位于几何中性线上电刷位于几何中性线上36电刷偏离几
20、何中性线电刷偏离几何中性线直轴电枢磁动势直轴电枢磁动势交轴电枢磁动势交轴电枢磁动势2 2 2 2、3 3 3 3、4 4 4 4 直流电机得电枢反应直流电机得电枢反应直流电机得电枢反应直流电机得电枢反应 交轴电枢反应交轴电枢反应交轴电枢反应对气隙磁场得影响交轴电枢反应对气隙磁场得影响使磁场得零点偏移使磁场得零点偏移;不饱与时不饱与时,每极磁通量不变每极磁通量不变;饱与时饱与时,每极磁通量会减少。每极磁通量会减少。39直轴电枢反应直轴电枢反应直轴电枢反应直轴电枢反应直轴电枢反应对气隙磁场得影响直轴电枢反应对气隙磁场得影响直轴电枢磁场轴线与主机轴线重合直轴电枢磁场轴线与主机轴线重合;直轴电枢磁场对
21、励磁磁场起去磁或助磁得作用直轴电枢磁场对励磁磁场起去磁或助磁得作用;2 2 2 2、3 3 3 3、5 5 5 5 感应电动势与电磁转矩感应电动势与电磁转矩感应电动势与电磁转矩感应电动势与电磁转矩 感应电动势感应电动势E:支路中各串联元件感应电动势得代数与。支路中各串联元件感应电动势得代数与。电磁转矩电磁转矩 Tem:所有导体产生得电磁转矩得代数与。所有导体产生得电磁转矩得代数与。为每极磁通量为每极磁通量,空载时由励磁电流产生空载时由励磁电流产生,负载时由励磁电流与负载时由励磁电流与电枢电流共同产生。电枢电流共同产生。CE为电动势常数为电动势常数CT为转矩常数为转矩常数,与电机结构有关。与电机
22、结构有关。2 2、4 4 直流发电机得基本特性直流发电机得基本特性直流发电机得基本特性直流发电机得基本特性2 2、4 4、1 1 基本方程基本方程基本方程基本方程并励发电机等效电路并励发电机等效电路2 2、4 4、1 1 基本方程基本方程基本方程基本方程1 1、电动势平衡方程、电动势平衡方程、电动势平衡方程、电动势平衡方程电枢回路电枢回路Ub 电刷接触电阻电压降,0、3 1V 励磁回路励磁回路电流方程电流方程2 2、4 4、1 1 基本方程基本方程基本方程基本方程2 2、功率平衡方程、功率平衡方程、功率平衡方程、功率平衡方程电磁功率电磁功率电磁功率电磁功率:电枢绕组感应电动势电枢绕组感应电动势
23、电枢绕组感应电动势电枢绕组感应电动势E E与电枢电流与电枢电流与电枢电流与电枢电流I Iaa得乘积得乘积得乘积得乘积 2 2、4 4、1 1 基本方程基本方程基本方程基本方程3 3、转矩平衡方程、转矩平衡方程、转矩平衡方程、转矩平衡方程 转矩平衡方程可由功率平衡方程得出转矩平衡方程可由功率平衡方程得出转矩平衡方程可由功率平衡方程得出转矩平衡方程可由功率平衡方程得出2 2、4 4、2 2 她励发电机得运行特性她励发电机得运行特性她励发电机得运行特性她励发电机得运行特性1 1、空载特性、空载特性、空载特性、空载特性 当当当当 n n=常值、常值、常值、常值、I I=0=0 时时时时,U U00=f
24、 f(I Iff)得关系曲线。得关系曲线。得关系曲线。得关系曲线。她励发电机特性实验接线图她励发电机特性实验接线图2 2、4 4、2 2 她励发电机得运行特性她励发电机得运行特性她励发电机得运行特性她励发电机得运行特性1 1、空载特性、空载特性、空载特性、空载特性她励发电机空载特性曲线她励发电机空载特性曲线 空载特性本质上就就是空载特性本质上就就是通过实验方法测定发电机通过实验方法测定发电机实际得磁化曲线实际得磁化曲线 空载特性曲线测定均按空载特性曲线测定均按她励发电机接线方式她励发电机接线方式,与与电机得励磁方式无关电机得励磁方式无关2 2、4 4、2 2 她励发电机得运行特性她励发电机得运
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