直流电机的用途、原理及结构.ppt
电机及拖动技术,许璐204办公室,直流电机概述,直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一。直流电机分为直流电动机和直流发电机。直流发电机：机械能直流电能 直流电动机：直流电能机械能,直流电动机的优点：（1）调速范围广，易于平滑调速；（2）启动、制动和过载转矩大；（3）易于控制，可靠性较高。直流电机的主要缺点:换向问题,限制了它的极限容量又增加了维护工作量,直流电动机应用于对起动和调速性能要求较高的生产机械，例如电力机车、轧钢机、大型机床、矿井卷扬机、船舶机械、造纸和纺织机械等都广泛采用直流电动机作为原动机。直流发电机主要用作直流电源，为直流电动机、电解、电镀等提供所需的直流电能。,直流电机的基本工作原理,2,1、直流电动机的基本工作原理,载流导体ab、cd,在磁场中产生电磁力f,形成电磁转矩带动转子旋转,直流电动机工作原理模型,产生磁场：（N、S极）,基于电磁力定律：左手定则,-,+,f,f,n,例1-1 电动机拖动的生产设备常需要作正转或反转运动，如电力机车的前行和倒退，就要求牵引电动机能正、反转。分析前图中的直流电动机如何能反转(顺时针旋转)?,2.直流发电机的基本工作原理,基于电磁感应原理：右手定则,产生磁场：（N、S极）,运动导线ab、cd切割磁场,线圈感应电动势交变,换向整流电刷间输出直流电动势,直流发电机的工作原理模型,2、直流发电机的基本工作原理,例1-2 如果前图中的直流发电机顺时针旋转，电刷两端的电动势极性有何变化？还有什么因素会引起同样的变化？,+,-,N,S,换向器作用：在发电机中起整流作用，使线圈中的交变电动势电刷间的直流电动势。在电动机中起逆变作用，使电刷间的直流电线圈内的交变电，保证电动机的转向恒定。,3、直流电机的可逆原理,一台直流电机，原则上既可以做直流电动机运行，又可以做直流发电机运行，这叫做直流电机的可逆原理。,如果电机转子输入机械能，而电枢绕组输出电能，电机作为发电机运行；如果在电枢绕组中输入电能，转子输出机械能，则电机作为电动机运行。,电机的实际运行方式由外施条件决定：,电磁方面：产生磁场和构成磁路。机械方面：整个电机的支撑。,作用,主要部件：磁极、机座、换向极、电刷、端盖等,作用,感应电动势和产生电磁转矩，从而实现能量的转换,主要部件：电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴承和风扇等,（电枢）,主磁极,1、定子部分,产生磁场，N、S 相隔，用p表示极对数,导磁和机械支撑,机座,由磁极铁心和励磁绕组构成,磁极铁心由极身和极靴组成.,作用:改善直流电机的换向，一般电机容量超过1kW时均应安装换向极。安装在相邻两主磁极之间，用螺钉固定在机座上。,用整块钢制成，也可用厚11.5mm厚钢板或硅钢片叠成,换向极,作用：将旋转的电枢与固定不动的外电路相连，把直流电压和直流电流引入或引出,电刷,1-刷握 2-铜丝辫 3-压紧弹簧 4-电刷块（石墨材料）,2、转子部分,2、转子部分,材料：为减小磁滞损耗和涡流损耗，电枢铁心 用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成，表面有绝缘层。,作用：通过磁通和嵌放电枢绕组。,电枢铁心,铁心冲片,换向器,作用：实现电刷内外交直流的转换,由许多燕尾状的铜片间隔绝缘云母片而成,材料：采用导电性能好、硬度大、耐磨性能好的紫铜或铜合金制成。,主极极靴和电枢间的间隙。不均匀。,3、气隙,作用：保证了电机的转子的正常旋转，又是磁路的重要组成部分。,小型电机气隙约为0.75mm；大型电机气隙可达510mm。,所谓系列电机就是在应用范围、结构形式、性能水平和生产工艺等方面有共同性，功率按一定比例递增，并成批生产的一系列电机，我国目前生产的直流电机的主要系列有：,Z系列：一般用途直流电动机（如 Z2，Z3，Z4等系列）；ZF系列：一般用途直流发电机ZT系列：广调速直流电动机；ZZJ系列：冶金起重机用直流电动机；ZQ系列：直流牵引电动机；ZH系列：船用直流电动机；ZA系列：防爆安全型直流电动机；ZKJ系列：挖掘机用直流电动机；ZJ系列：精密机床用直流电动机；,直流电机的主要系列简介,铭牌数据：额定值 是制造厂对各种电气设备在指定工作条件下运行时所规定的一些量值。在额定状态下运行时，可以保证各电气设备长期可靠地工作。并具有优良的性能。额定值也是制造厂和用户进行产品设计或试验的依据。额定值通常标在各电气的铭牌上，故又叫铭牌值。,电机型号,铭牌数据主要有：,额定功率,额定电压,额定电流,额定转速,额定励磁电流,励磁方式,出厂数据如出厂编号、出厂日期等,Z 27 2,第二次改型设计,机座号,电枢铁心长度,1、电机型号,1号为短铁心，2 号为长铁心,1号最小，12 号最大,型号表明电机所属的系列及主要特性。知道了型号，可从相关手册中查出电机的许多技术数据。,2、额定值,(1)额定功率PN PN(kw)是指在规定的工作条件下，长期运行允许输出的功率。对于发电机来说，是指正负电刷之间输出的电功率；对于电动机，则是指轴上输出的机械功率。(2)额定电压N UN(V)对发电机来说，是指在额定电流下输出额定功率时的端电压；对电动机来说，是指所规定的正常工作时，加在电动机两端的直流电源电压。(3)额定电流IN IN(A)是直流电机正常工作时输出或输入的最大电流值。,对于发电机，三个额定值之间的关系为 PN=UNIN 对于电动机，三个额定值之间的关系为 PN=UNINN,额定效率：N=（PN/P1）100%,(4)额定转速nN nN(r/min)是指电机额定运行时的转速。,例1-3 一台直流发电机，PN=10KW，UN=230V，nN=2850r/min，N=85%。求其额定电流和额定负载时的输入功率。,解,例1-4 一台直流电动机，PN=17KW，UN=220V，nN=1500r/min，N=83%。求其额定电流和额定负载时的输入功率。,解,下课休息！,
