直流电机的基本工作原理与结构.pptxVIP

直流电机 本章主要介绍直流电机的基本结构及工作原理，讨论直流电机的磁场分布，感应电动势的产生条件及性质，电磁转矩，电枢反应及其对电机的影响，电机的换向及改善换向的方法并从应用的角度分析直流电动机的励磁方式和工作特性。并用案例的形式介绍了直流电动机典型故障的分析处理。 第一页，共十八页。 直流电机的基本工作原理与结构 1.1 直流电机的基本工作原理与结构 1.1.1 直流电机的基本工作原理 直流电机分为直流电动机和直流发电机两大类，其工作原理可通过直流电机的简化模型进行说明。 第二页，共十八页。 直流发电机的工作原理 N, S为固定磁极，abcd是转子线圈，首端a，末端d连接到换向片上。电刷将转子线圈与外部联系。定、转子间有气隙。 图1.1 直流发电机模型 第三页，共十八页。 直流发电机的工作原理 外力拖动转子逆时针旋转时，根据电磁感应定律，在线圈abcd中将产生感应电动势，大小应为： （1-1） 式中Bx为导体所在处的磁通密度，；L为导体ab或cd的有效长度，v为导体ab或cd与Bx间的相对线速度，；e为导体感应电动势。 第四页，共十八页。 直流发电机的工作原理 感应电动势方向：右手定则确定。 （a）图a点高电位，b点低电位；c点高电位，d点低电位，电刷A为正，电刷B为负。 （b）图为a点低电位，b点高电位；c点低电位，d点高电位。此时导体中的感应电动势方向已改变，但由于电刷位置没变，因此电刷A的极性仍为正，电刷B的极性仍为负。 即：导体中感应电动势方向是交流的，而电刷两端可获得直流电动势输出。 第五页，共十八页。 2.直流电动机的工作原理 将电刷接到直流电源上，A正B负，在线圈中有电流流过。如图1.2（a），设线圈的ab边位于N极下，cd边位于S极下，则导体每边所受电磁力的大小为 （1-2） 式中Bx为导体所在处的磁通密度；L为导体有效长度；I为导体中流过的电流；f为电磁力。 图1.2 直流电动机的模型 第六页，共十八页。 直流电动机的工作原理 导体受力方向确定：左手定则。 （a）中位于N极下的导体ab受力方向为从右向左，而位于S极下的导体cd受力方向为从左向右，产生逆时针方向转矩。 （b）中cd转到N极下，其受力方向变为从右向左；ab转到S极下，受力方向变为从左向右，该转矩的方向仍为逆时针方向。 导体中流通的电流为交变的，而转矩受力的方向并未发生变化，电动机在此方向不变的转矩作用先转动方向不变。 第七页，共十八页。 1.1.2 直流电机的基本结构 直流电机由定子（固定不动）与转子（旋转）两大部分组成，定子与转子之间有空隙,称为气隙。 定子部分包括机座、主磁极、换向极、端盖、电刷等装置；转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等部件。 下面介绍直流电机主要部件的作用与基本结构，如图1.3所示。 1—风扇；2—机座；3—电枢；4—主磁极；5—刷架；6—换向器；7—接线板； 8—出线盒；9—换向极；10—端盖 图1.3直流电动机的结构图 第八页，共十八页。 直流电机的基本结构 1．定子部分 （1）机座 作用：固定主磁极、换向极、端盖等，是电机磁路的一部分（称为磁轭）。 材料：铸钢焊接，具有良好的导磁性能和机械强度。 （2）主磁极 作用：产生气隙磁场。 组成：主磁极铁心：极靴做成圆弧形，使气隙磁通均匀。极身上套有产生磁通的励磁绕组。 材料：铁心由1.0~1.5mm厚的低碳钢板冲片叠压而成。 1—固定主磁极的螺钉； 2—主磁极铁心；3—励磁绕组 图1.4 直流电机的主磁极 第九页，共十八页。 直流电机的基本结构 （3）换向极 作用：改善换向。 组成：铁心、绕组。 材料：铁心用整块钢制成，如要求较高，则用1.0~1.5mm厚的钢板叠压而成；绕组用粗铜线绕制，流过的是电枢电流。 安装位置：在相邻两主极之间。 图1.5 直流电机的换向极 1—换向极铁心；2—换向极绕组 第十页，共十八页。 直流电机的基本结构 （4）电刷装置 作用：连接；交流、直流变换。 组成：电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫构成，如图1.6所示。电刷组的个数，一般等于主磁极的个数。 图1.6 直流电机的电刷装置 1—电刷；2—刷握； 3—弹簧压板； 4—座圈；5—刷杆 第十一页，共十八页。