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1、第3章直流電機原理直流電機基本結(jié)構(gòu)直流電機基本原理直流電機主要工作特性3.1直流電機概述直流電機是電機的主要類型之一。一臺直流電機即可作為發(fā)電機使用，也可作為電動機使用。用作發(fā)電機可以獲得直流電源，用作電動機，由于其具有良好的調(diào)速性能，在許多調(diào)速性能要求較高的場合，得到廣泛使用。直流電機的優(yōu)缺點本章分析直流電機的工作原理、結(jié)構(gòu)及換向等問題，為電力拖動自動控制系統(tǒng)提供元件的基本知識。直流發(fā)電機的電勢波形較好，受電磁干擾的影響小。直流電動機的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動機過載能力較強，起動和制
2、動轉(zhuǎn)矩較大。電路結(jié)構(gòu)、磁路結(jié)構(gòu)直流電機由于存在換向器，其制造復雜，價格較高。3.2基本工作原理3.2.1交流發(fā)電機基本工作原理物理模型①磁極都是成對出現(xiàn)；②；電子式機械式③整流3.2.2直流發(fā)電機基本工作原理定子轉(zhuǎn)子3.2.2直流發(fā)電機基本工作原理①換向器（機械整流裝置）②內(nèi)部:交流外部:直流③實質(zhì):帶有換向器的交流電機④實際電機:多個線圈有規(guī)律連接3.2.3直流電動機基本工作原理①小結(jié)：1、直流電機僅是能量轉(zhuǎn)換工具；2、DMDG的可逆性；直流電機的可逆性：一臺直流電機原則上既可以作為電動機運行，
3、也可以作為發(fā)電機運行，只是外界條件不同而已。這種同一臺電機能作電動機或作發(fā)電機運行的原理，在電機理論中稱為可逆原理。3.3直流電機的主要結(jié)構(gòu)：P29直流電機由靜止的部分定子和旋轉(zhuǎn)的部分轉(zhuǎn)子兩大部分構(gòu)成：1、定子：機座、主磁極、換向極和電刷裝置等。1）主磁極：在大多數(shù)直流電機中，主磁極是電磁鐵，為了盡可能的減小渦流和磁滯損耗，主磁極鐵心用1～1.2mm厚的低碳鋼板疊壓而成。整個磁極用螺釘固定在機座上。主磁極的作用是在定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立磁場,使電樞繞組在此磁場的作用下感應電動勢和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩.2）
4、換向極：換向極又稱附加極或間極,其作用是用以改善換向。換向極裝在相鄰兩主極之間，它也是由鐵心和繞組構(gòu)成。3）機座：一是作為電機磁路系統(tǒng)中的一部分，二是用來固定主磁極、換向極及端蓋等，起機械支承的作用。因此要求機座有好的導磁性能及足夠的機械強度與剛度。機座通常用鑄鋼或厚鋼板焊成。4）電刷裝置：電刷的作用是把轉(zhuǎn)動的電樞繞組與靜止的外電路相連接，并與換向器相配合，起到整流或逆變器的作用。2、轉(zhuǎn)子：包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、風扇、軸和軸承等。1）電樞鐵心：電機主磁路的一部分，用來嵌放電樞繞組的，為了
5、減少電樞旋轉(zhuǎn)時電樞鐵心中因磁通變化而引起的磁滯及渦流損耗，電樞鐵心通常用0.5mm厚的兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。2）電樞繞組：電樞繞組是由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成，它是直流電機的主要電路部分，也是通過電流和感應電動勢，從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵性部件。3.4直流電機的銘牌數(shù)據(jù)(額定值)為了使電機安全可靠地工作，且保持優(yōu)良的運行性能，電機廠家根據(jù)國家標準及電機的設(shè)計數(shù)據(jù)，對每臺電機在運行中的電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)速等規(guī)定了保證值，這些保證值稱為電機的額定值。1．額定容量(功率)PN（kW）；
6、2．額定電壓UN（V）；3．額定電流IN（A）；4．額定轉(zhuǎn)速nN（r／min）；5．勵磁方式和額定勵磁電流IfN（A）。額定功率：額定輸出功率。 對直流發(fā)電機來說，是指輸出的電功率，對直流電動機來說，是指軸上輸出的機械功率。直流發(fā)電機的額定功率為：直流電動機的額定功率為：直流電動機的額定輸出轉(zhuǎn)矩：額定過載欠載運行狀態(tài)額定效率3.5直流電機的電樞繞組電樞繞組是直流電機的核心部分，在電機的機電能量轉(zhuǎn)換過程中起著重要的作用。因此，電樞繞組須滿足以下要求：在能通過規(guī)定的電流和產(chǎn)生足夠的電動勢前提下，盡可能
7、節(jié)省有色金屬和絕緣材料；并且要結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠等。元件邊1、兩個有效邊組成一個元件;2、許多元件互聯(lián)組成一個繞組;3、元件組成的原則:兩個相鄰異性極相對應的位置.NSS(元件數(shù))=K(換向片數(shù))=Ze(虛槽數(shù))極軸線：磁極的中心線； 幾何中性線：磁極之間的平分線；P：極對數(shù)；元件節(jié)距（第一節(jié)距）：元件兩條邊的距離，以槽數(shù)計，總是整數(shù)整數(shù)NS極距：在電樞鐵心表面上，一個極所占的距離，可用槽數(shù)表示合成節(jié)距、第二節(jié)距單疊繞組展開圖P39～40元件依次相連，元件的出線端接到相鄰的換向片上，第一個元件的下
8、層邊連接著第二個元件的上層邊，它放在第一元件上層邊相鄰的第二個槽內(nèi)。已知某直流電機的極對數(shù)P=2,Ze=K=S=16,試畫出單疊繞組展開圖。1．計算繞組數(shù)據(jù)2．畫繞組展開圖P40（1）先畫16根等長、等距的實線（虛線）;（2）放磁極:N.S(0.7);（3）換向片;（4）聯(lián)繞組;（5）確定感應電勢方向;（6）放電刷.單疊繞組并聯(lián)支路圖:單疊繞組的特點元件的兩個出線端聯(lián)接于相鄰兩個換向片上；并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)，2a=2p；每條支路由不相同的電刷引出，所以電刷不能少，電刷數(shù)等于磁極數(shù)
