第3章直流电机原理

电机与拖动基础课件

第3章 直流电机原理 直流电机的用途及基本工作原理 直流电机的主要结构与型号 直流电机的磁路 直流电机的电枢绕组 电枢电动势与电磁转矩 直流电动机运行原理 他励直流电动机的机械特性 直流电机的换向

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3.1 直流电机的用途及基本工作原理3.1.1 直流电机的用途测速伺服

励磁机

电源

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直流电机的特点：

直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影 响小。

直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 直流电动机过载能力较强，启动和制动转矩较 大。 易于控制，可靠性较高 由于存在换向器，其制造复杂，价格较高

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3.1.2 基本工作原理1、直流发电机的工作原理

eb

定子

电刷

Na

f f

i

e

i

c

转子、绕组c e

Ndd f a

f

i b e i

S换向片

f=Bli e=Blv

S

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直流发电机运行时的几点结论：

1)电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2)电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电 流方向一致； 3)从空间看， 电枢电流产生的磁场在空间上 是恒定不变的磁场； 4)产生的电磁转矩T与转子转向相反， 是制 动性质。

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2、直流电动机的工作原理

eb

Na

f

I

c

UI

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c

S U

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f

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e f

a

f=Bli e=Blv

S

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直流电动机运行时的几点结论：

1)外施电压、电流是直流， 电枢线圈内电流 是交流； 2)线圈中感应电势与电流方向相反； 3)线圈是旋转的，电枢电流是交变的； 4)产生的电磁转矩T与转子转向相同，是驱动 性质。

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结

论

一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，

也可以作为发电机远行。 同一台电机既能作电动机又能作发电机运行的

这种原理，在电机理论中称为可逆原理。

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3.2 直流电机的主要结构与型号3.2.1 主要结构主磁极 换向磁极 电刷装置 机座 端盖 电枢铁心 电枢绕组 换向器 转轴 轴承

定子

直流电机 转子

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1、定子部分 (1)主磁极 1—主磁极铁心 主磁极铁心用1~1.5mm 厚的钢板冲片叠压而成。 2—励磁绕组 3—机座 4—转子4

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(2)换向极

1—换向极铁心 换向极铁心一般用整块钢 或钢板板叠片加工而成。 2—换向极绕组 换向极绕组与电枢绕组串 联。 作用：改善换向。

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(3)机座 机座通常由铸钢或厚钢板焊成。 作用： 一是用来固定主磁极、换向极和端盖等，起机械支 承的作用； 二是作为电机磁路的一部分。 (4)电刷装置

电刷的作用是把转动的电枢 绕组与静止的外电路相连接， 并与换向器相配合，起到整 流或逆变器的作用。1—铜丝辫 3—电刷 2—压紧弹簧 4—刷握

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2、转子部分 (1)电枢铁心

作用： 一是作为电机主磁路的主要部分； 二是嵌放电枢绕组。

为了减少电枢旋转时电枢铁心中因磁通变化而引起的 磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有 绝缘漆的硅钢片叠压而成。

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(2)电枢绕组电枢绕组是由许多按一定规律联接的线圈组成，它是直 流电机的主要电路部分，是通过电流和感应产生电动势 以实现机电能量转换的关键部件。 线圈用带绝缘的圆形或矩形 截面导线绕成，嵌放在电抠 槽内，上下层之间以及线圈 与铁心之间都要妥善地绝缘。 然后用槽楔压紧，再用钢丝 或玻璃丝带扎紧，以防止离 心力将绕组甩出槽外。

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(3)换向器 作用：是将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交 变电流，在直流发电机中，它将绕组内的交变电动势转 换为电刷端上的直流电动势。

换向器由许多换向 片组成。换向片之 间用云母绝缘。电 枢绕组的每一个线 圈两端分别焊接在 两个换向片上。

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直流电机的基本结构总结

主要由定子、转子两部分组成直流电机 定子 机座 换向极 主磁极 电刷装置 电枢铁心 换向器 转子 电枢绕组 轴承

风扇 转轴