第1章-直流电机的结构与工作原理.ppt
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1、新世纪高职高专新世纪高职高专电气自动化技术类课程规划教材电气自动化技术类课程规划教材 新世纪高职高专教材编审委员会新世纪高职高专教材编审委员会 组编组编主编主编 郑立平郑立平 张张 晶晶 王文一王文一主审主审 孙建忠孙建忠第一章第一章 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理1.2直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组1.3直流电机的铭牌数据及主要系列直流电机的铭牌数据及主要系列1.1直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理1.1 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理1.1.1 1.1.1 直流电机的结构直流电机的结构电枢铁芯电枢铁芯电枢绕组电枢绕组换向磁极换向磁极主
2、磁极主磁极电刷装置电刷装置机座机座端盖端盖定子定子转子转子换向器换向器转轴转轴轴承轴承直直流流电电机机1.1 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理 图图1-2 1-2 直流电机的正剖面图直流电机的正剖面图 1 1极靴极靴 2 2电枢齿电枢齿 3 3电枢槽电枢槽 4 4主磁极主磁极 5 5励磁绕组励磁绕组 6 6机座(磁轭)机座(磁轭)7 7换向极换向极8 8换向极绕组换向极绕组 9 9电枢绕组电枢绕组 1010电枢铁芯电枢铁芯 1111底脚底脚1.1 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理图图1-3 1-3 换向极结构换向极结构1 1换向极铁芯换向极铁芯 2 2换向极绕组
3、换向极绕组1.1 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理图图1-4 1-4 电刷盒装配电刷盒装配1 1刷盒刷盒 2 2电刷电刷 3 3铜丝辫铜丝辫 4 4压紧弹簧压紧弹簧1.1 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理图图1-5 1-5 电枢铁芯冲片电枢铁芯冲片1.1 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理图1-6 直流电机换向器图图1-6 1-6 直流电机换向器直流电机换向器1.1 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理1.1.2 1.1.2 直流电机的基本原理直流电机的基本原理1.直流发电机工作原理直流发电机工作原理 右图为直流发电机的物理模型,右图为
4、直流发电机的物理模型,N、S为定子磁极,为定子磁极,abcd是固定在是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈,线圈可旋转导磁圆柱体上的线圈,线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或连同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首末端电枢。线圈的首末端a、d连接到两连接到两个相互绝缘并可随线圈一同旋转的个相互绝缘并可随线圈一同旋转的换向片上。转子线圈与外电路的连换向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。的电刷进行的。1.1 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理1.1.2 1.1.2 直流电机的基本原理直流电机的基本原理1.直流发电机工作原理
5、直流发电机工作原理1.1 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理 当原动机驱动电机转子逆时针当原动机驱动电机转子逆时针旋转旋转180后后 ,如右图。,如右图。可见,和电刷可见,和电刷A接触的导体总是位于接触的导体总是位于N极下,和电刷极下,和电刷B接触接触的导体总是位于的导体总是位于S极下。极下。导体导体ab在在S极下,极下,a点低电位,点低电位,b点高电位;导体点高电位;导体cd在在N极下,极下,c点低电位,点低电位,d点高电位;电刷点高电位;电刷A极极性仍为正,电刷性仍为正,电刷B极性仍为负。极性仍为负。可见,和电刷可见,和电刷A接触的导体总是位于接触的导体总是位于N极下,和电刷
6、极下,和电刷B接触接触的导体总是位于的导体总是位于S极下,因此电刷极下,因此电刷A的极性总是正的,电刷的极性总是正的,电刷B的的极性总是负的,在电刷极性总是负的,在电刷A、B两端可获得直流电动势。两端可获得直流电动势。实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。线圈实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。线圈分布在电枢铁芯表面的不同位置,按照一定的规律连接起来,分布在电枢铁芯表面的不同位置,按照一定的规律连接起来,构成电机的电枢绕组。磁极也是根据需要构成电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N、S极交替旋转多对。极交替旋转多对。1.1 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理2.直流
7、电动机工作原理直流电动机工作原理 把电刷把电刷A、B接到直流电源上,接到直流电源上,电刷电刷A接正极,电刷接正极,电刷B接负极。此接负极。此时电枢线圈中将电流流过。如右时电枢线圈中将电流流过。如右图。图。直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。在磁场作用下,在磁场作用下,N极性下导体极性下导体ab受力方向从右向左,受力方向从右向左,S 极下导极下导体体cd受力方向从左向右。该电磁受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时,电机当电磁转矩大于阻转矩时,电机转子逆时针方向旋转。转子逆时针方向旋转
8、。1.1 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理2.直流电动机工作原理直流电动机工作原理当电枢旋转到右图所示位置当电枢旋转到右图所示位置时原时原N极性下导体极性下导体ab转到转到S极下,极下,受力方向从左向右,原受力方向从左向右,原S 极下导极下导体体cd转到转到N极下,受力方向从右极下,受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。方向旋转。1.1 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理 同直流发电机相同,实际的直流电动机的电枢并
9、非单一线圈,同直流发电机相同,实际的直流电动机的电枢并非单一线圈,磁极也并非一对。磁极也并非一对。电枢绕组是直流电机的核心部分。无论是发电机还是电动电枢绕组是直流电机的核心部分。无论是发电机还是电动机,感应电动势和电磁转矩都在电枢绕组中产生,电枢绕组是机,感应电动势和电磁转矩都在电枢绕组中产生,电枢绕组是实现机电能量转换的枢纽,电枢绕组的名称由此而来,并为此实现机电能量转换的枢纽,电枢绕组的名称由此而来,并为此把直流电机的转子称为把直流电机的转子称为电枢电枢。1.2.1 1.2.1 基本知识基本知识 1.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组1.绕组元件绕组元件构成绕组的线圈为绕组元件,是用
10、绝缘铜线绕制的。元件构成绕组的线圈为绕组元件,是用绝缘铜线绕制的。元件的开始端头称首端,终了端头称末端。嵌放在电枢铁芯槽中的的开始端头称首端,终了端头称末端。嵌放在电枢铁芯槽中的直线部分称有效边,连接两个有效边的部分称为端接部分。一直线部分称有效边,连接两个有效边的部分称为端接部分。一个元件可以是单匝或多匝。个元件可以是单匝或多匝。1.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组2.2.元件数、槽数、换向片数的关系元件数、槽数、换向片数的关系直流电机电枢绕组是双层的,即每个槽分上下两层嵌放元直流电机电枢绕组是双层的,即每个槽分上下两层嵌放元件有效边。每个元件的一个边嵌放在一个槽子的上层,另一个件有
11、效边。每个元件的一个边嵌放在一个槽子的上层,另一个边嵌放在另一个槽子的下层边嵌放在另一个槽子的下层。线圈数、槽数、换向片数的关系:线圈数、槽数、换向片数的关系:元件数等于换向片数等于槽数,即元件数等于换向片数等于槽数,即 S=K=Z式中式中 S 元件数;元件数;K换向片数;换向片数;Z电枢实际槽数。电枢实际槽数。1.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组3.3.叠绕组和波绕组叠绕组和波绕组叠绕组是指相串联的后一个元件端接部分紧叠在前一个元叠绕组是指相串联的后一个元件端接部分紧叠在前一个元件端接部分的上面,整个绕组成褶叠式前进;波绕组是指相串件端接部分的上面,整个绕组成褶叠式前进;波绕组是指相
12、串联的两个元件像波浪式的前进如图所示联的两个元件像波浪式的前进如图所示 电枢绕组和节距电枢绕组和节距1 13 32 2y1y2yyk单叠绕组单叠绕组1 13 32 2y1y2yyk7 7单波绕组单波绕组1.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组1.2.2 电枢绕组的节距电枢绕组的节距1极距极距 极距就是一个磁极在电枢表面的空间距离,即极距就是一个磁极在电枢表面的空间距离,即1.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组=2 pDpD式中式中极距极距电枢直径电枢直径磁极对数磁极对数实际上,常用一个磁极表面所占的虚槽数实际上,常用一个磁极表面所占的虚槽数Zu 来计算极距,即来计算极距,即u2.2.
13、第一节距第一节距 y1 第第一一节节距距是是指指一一个个线线圈圈两两有有效效边边之之间间在在电电枢枢表表面面上上的的跨跨距距,以以槽槽数数表表示示,如如图图110所所示示。由由于于线线圈圈边边要要放放入入槽槽内内,所所以以应应是是整整数数。而而为为了了让让组组能能感感应应出出最最大大的的电电动动势势,应应使使接接近近或或等等于于极距。极距。为了节省铜线及其工艺的方便,一般采用短距或整距绕组。为了节省铜线及其工艺的方便,一般采用短距或整距绕组。1.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组u3 3第二节距第二节距 y2 它它是是指指相相串串联联的的两两个个相相邻邻线线圈圈中中,第第一一个个线线圈圈
14、的的下下层层边边与与相邻的第二个线圈的上层边之间的距离,用槽数表示。相邻的第二个线圈的上层边之间的距离,用槽数表示。4 4换向片节距换向片节距 yk 线线圈圈的的两两端端所所连连接接的的换换向向片片之之间间距距离离,用用该该线线圈圈跨跨过过的的换换向片数来表示。向片数来表示。5 5合成节距合成节距 y 它它是是指指相相串串联联的的两两个个相相邻邻线线圈圈对对应应的的有有效效边边之之间间的的距距离离,用槽数表示。用槽数表示。1.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组单叠绕组是指元件的首端和末端分别接到相邻的两片换向单叠绕组是指元件的首端和末端分别接到相邻的两片换向片上,下一个元件叠在前一个元件
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- 直流电机 结构 工作 原理