1、會計學1第一頁，共47頁。 一、直流電機的工作一、直流電機的工作(gngzu)原理原理 直流電源直流電源電電刷刷換向器換向器線圈線圈U+NS電刷電刷換向片換向片II0 0注意：換向片和電源固定聯接，線圈無論怎樣轉動，總是上半邊注意：換向片和電源固定聯接，線圈無論怎樣轉動，總是上半邊(bnbin)的電流向里，下半邊的電流向里，下半邊(bnbin)的電流向外。電刷壓在的電流向外。電刷壓在換向片上。換向片上。第1頁/共47頁第二頁，共47頁。由左手由左手(zushu)定則，通電線圈在磁場的作用下，使定則，通電線圈在磁場的作用下，使線圈逆線圈逆 時針旋轉。時針旋轉。FFU+NS電刷電刷換向片換向片II

2、直流電動機直流電動機(dngj)第2頁/共47頁第三頁，共47頁。N SiabcdFFii+-n電動機模型1主磁極線線圈圈電電樞樞氣隙N SiabcdFFii+-n電動機模型1主磁極線線圈圈電電樞樞氣隙第3頁/共47頁第四頁，共47頁。第4頁/共47頁第五頁，共47頁。結論結論(jiln)1:(jiln)1:v在直流電動機中，電源供給在直流電動機中，電源供給(gngj)的是直流的是直流電流，而電樞線圈內的電流則是交變的。電流，而電樞線圈內的電流則是交變的。v通過換向片與電刷的交替接觸，每當線圈跨通過換向片與電刷的交替接觸，每當線圈跨過中性線時，線圈內的電流就改變方向。過中性線時，線圈內的電流就

3、改變方向。第5頁/共47頁第六頁，共47頁。FFU+NS電刷電刷換向片換向片IIEE由右手定則，線圈在磁場中旋轉，將在線圈中產生感應電動勢由右手定則，線圈在磁場中旋轉，將在線圈中產生感應電動勢，感應電動勢的方向，感應電動勢的方向(fngxing)與電流的方向與電流的方向(fngxing)相反。相反。第6頁/共47頁第七頁，共47頁。N Seabcde+AB-電刷電刷換換向向片片n發電機模型n原動機用右手定則用右手定則, ,判感應判感應(gnyng)(gnyng)電動勢電動勢EaEa的方向的方向第7頁/共47頁第八頁，共47頁。U+NSEEIa第8頁/共47頁第九頁，共47頁。第9頁/共47頁第

4、十頁，共47頁。N SiabcdFFii+AB-n電動機模型N Seabcde+AB-n發電機模型第10頁/共47頁第十一頁，共47頁。直流電機的運行是可逆的，即同一臺直流電機可作發電機運行，也可作電動機運行，關鍵在輸入(shr)功率的性質發電機：外部有原動機帶動電機轉子旋轉，將機械能轉變發電機：外部有原動機帶動電機轉子旋轉，將機械能轉變為電能。電機輸出電功率的同時，導體元件為電能。電機輸出電功率的同時，導體元件(yunjin)(yunjin)中產生中產生電流，形成制動轉矩。電流，形成制動轉矩。 電動機：外部有直流電源輸入，將電能轉變為機械能。電電動機：外部有直流電源輸入，將電能轉變為機械能。

5、電機軸上輸出機械功率的同時，導體元件在磁極機軸上輸出機械功率的同時，導體元件在磁極(cj)(cj)下運動產下運動產生反電動勢。生反電動勢。第11頁/共47頁第十二頁，共47頁。過換向片和電刷的作用，使過換向片和電刷的作用，使每個電流交變的線圈邊受到每個電流交變的線圈邊受到一個方向不變的作用力，使一個方向不變的作用力，使電機電樞按固定方向旋轉。電機電樞按固定方向旋轉。第12頁/共47頁第十三頁，共47頁。二、二、 直流電機的結構直流電機的結構(jigu)直流電機主要由定子直流電機主要由定子(dngz)和轉子和兩大部分構成。和轉子和兩大部分構成。機座機座(j zu)磁極磁極勵磁勵磁繞組繞組轉子轉子

6、勵磁式直流電動機結構勵磁式直流電動機結構第13頁/共47頁第十四頁，共47頁。1.定子定子(dngz)（靜止部分）（靜止部分）第14頁/共47頁第十五頁，共47頁。第15頁/共47頁第十六頁，共47頁。第16頁/共47頁第十七頁，共47頁。第17頁/共47頁第十八頁，共47頁。2. 轉子（轉動部分，又稱電樞）轉子（轉動部分，又稱電樞） 是感應電動勢并實現能量轉換的關鍵部件。是感應電動勢并實現能量轉換的關鍵部件。主要組成部件及功能：主要組成部件及功能：（1）電樞鐵芯：一是作為主磁通的主要通路；二是嵌）電樞鐵芯：一是作為主磁通的主要通路；二是嵌放電樞繞組。放電樞繞組。（2）電樞繞組（線圈）：感應電

7、動勢、通過電流、產）電樞繞組（線圈）：感應電動勢、通過電流、產生電磁轉矩，使電機實現能量轉換。生電磁轉矩，使電機實現能量轉換。（3）換向器：在直流電動機中，它的作用是將電刷兩）換向器：在直流電動機中，它的作用是將電刷兩端的直流電流轉端的直流電流轉(lizhun)變為繞組內的交變電流；在發變為繞組內的交變電流；在發電機中，它將繞組內的交變電動勢轉換為電刷兩端的直電機中，它將繞組內的交變電動勢轉換為電刷兩端的直流電壓。流電壓。（4）轉軸：起轉子旋轉的支撐作用，需一定的機械強）轉軸：起轉子旋轉的支撐作用，需一定的機械強度，一般用圓鋼加工而成。度，一般用圓鋼加工而成。第18頁/共47頁第十九頁，共47

8、頁。第19頁/共47頁第二十頁，共47頁。第20頁/共47頁第二十一頁，共47頁。第21頁/共47頁第二十二頁，共47頁。1 1、直流電機型號、直流電機型號(xngho)(xngho)鐵芯長度（鐵芯長度（1號為短鐵心，號為短鐵心，2號為長鐵心）號為長鐵心）機座號（是電機底腳到轉軸中心的高度代號）機座號（是電機底腳到轉軸中心的高度代號）第第2次設計（改進設計）次設計（改進設計）Z2 72Z Z 直流直流F F 發電機發電機D D 電動機電動機W W 臥式臥式L L 立式立式(l (l sh)sh)O O 封閉封閉C C 船用船用K K 高速高速Q Q 牽引牽引Y Y 冶金冶金直流電機直流電機 第

9、22頁/共47頁第二十三頁，共47頁。第23頁/共47頁第二十四頁，共47頁。（2 2）額定電壓）額定電壓 UN UN 指額定狀態下電樞出線指額定狀態下電樞出線(ch xin)(ch xin)端的電壓，單位為端的電壓，單位為“V”“V”。（3 3）額定電流）額定電流 IN IN 指電機在額定電壓、額定功率時的電樞電流值，單位為指電機在額定電壓、額定功率時的電樞電流值，單位為“A”“A”。 （4 4）額定轉速）額定轉速 nN nN 指電機在額定狀態下運行時電機轉子的轉速，單位為指電機在額定狀態下運行時電機轉子的轉速，單位為“r/min”“r/min”。 （5 5）勵磁方式和額定勵磁電流）勵磁方式

10、和額定勵磁電流 IfN IfN 勵磁方式可分為三大類：永磁式、他勵式和自勵式。自勵式勵磁方式可分為三大類：永磁式、他勵式和自勵式。自勵式又可分為并勵式、串勵式和復勵式。又可分為并勵式、串勵式和復勵式。 額定勵磁電流指電機在額定狀態時的勵磁電流值。額定勵磁電流指電機在額定狀態時的勵磁電流值。 另外，額定轉矩另外，額定轉矩TNTN、額定效率和額定溫升等額定值不一定標、額定效率和額定溫升等額定值不一定標在銘牌上，但它們仍是額定值。在銘牌上，但它們仍是額定值。第24頁/共47頁第二十五頁，共47頁。例例1-1 1-1 某臺直流電動機某臺直流電動機(dngj)(dngj)的額定值為：的額定值為：PN=1

11、0kWPN=10kW， UN=220VUN=220V， nN=1500r/min, =88.6%, nN=1500r/min, =88.6%,求該電動機求該電動機(dngj)(dngj)額定額定運行時的輸入功率運行時的輸入功率 PI PI、電流、電流ININ及額定輸出轉矩及額定輸出轉矩T2NT2N。N解解 額定輸入額定輸入(shr)功率功率 AUPINNNN3 .51886. 022010101033額定電流額定電流額定額定( dng)輸出轉矩輸出轉矩mNnPTNNN7 .631500101055. 955. 932kWPPNN29.11886. 0101第25頁/共47頁第二十六頁，共47頁

12、。四、直流電機的電樞(din sh)繞組第26頁/共47頁第二十七頁，共47頁。第27頁/共47頁第二十八頁，共47頁。2 2、繞組、繞組(roz)(roz)的基本型式的基本型式第28頁/共47頁第二十九頁，共47頁。第29頁/共47頁第三十頁，共47頁。第30頁/共47頁第三十一頁，共47頁。 3、單疊繞組、單疊繞組(roz)展展開圖開圖1.1.畫出元件畫出元件(yunjin)(yunjin)2.2.放主磁極放主磁極(cj)(cj)3.3.畫出換向器畫出換向器4.4.連繞組連繞組5.5.電刷位置和電樞繞組的并聯支路數電刷位置和電樞繞組的并聯支路數畫圖步驟：畫圖步驟：單疊繞組特點：單疊繞組特點

13、：1.1.并聯支路數等于主磁極數并聯支路數等于主磁極數 2a=2P2a=2P； P-P-主磁極對數；主磁極對數； a-a-支路對數支路對數2.2.電刷數等于主磁極數電刷數等于主磁極數 2b=2P2b=2P； b-b-電刷對數電刷對數3.3.電樞的電勢等于支路的電勢。電樞的電勢等于支路的電勢。4.4.電樞總電流等于各支路電流之和。電樞總電流等于各支路電流之和。第31頁/共47頁第三十二頁，共47頁。第32頁/共47頁第三十三頁，共47頁。 1 1、直流電機的勵磁、直流電機的勵磁(l c)(l c)方方式式 （1）他勵直流電機）他勵直流電機 （2）并勵直流電機）并勵直流電機 （4）復勵直流電機）復

14、勵直流電機（3 3）串勵直流電機）串勵直流電機第33頁/共47頁第三十四頁，共47頁。2 2、直流電機的空載、直流電機的空載(kn zi)(kn zi)磁場磁場（1 1）直流電機的磁路）直流電機的磁路(c l)(c l)N NS S勵磁繞組定子磁軛極靴極身氣隙電樞齒電樞磁軛四極直流電機空載時磁場示意圖漏磁通主磁通主磁通主磁感應線：N極N極下氣隙電樞鐵心相鄰S極下氣隙相鄰S極定子磁軛第34頁/共47頁第三十五頁，共47頁。（2 2）空載時空氣隙磁通密度的分布）空載時空氣隙磁通密度的分布(fnb)(fnb)曲線曲線（3 3）直流電機的磁化）直流電機的磁化(chu)(chu)曲線曲線第35頁/共47

15、頁第三十六頁，共47頁。3 3、直流電機負載時的磁場、直流電機負載時的磁場(cchng)(cchng)及及電樞反應電樞反應第36頁/共47頁第三十七頁，共47頁。階梯(jit)級數為PSPS22221階梯形波或三角形波的幅值為)(222AADNiPSNiFaayaax電樞磁場的磁密沿電樞表面分布(fnb)曲線)(00TFHBaxaxax電樞反應電樞反應(fnyng)的作用：的作用：（一）負載時氣隙磁場發生了畸（一）負載時氣隙磁場發生了畸變變（二）呈去磁作用（二）呈去磁作用232),(2122),(21xANiFxANiFyaaxyaaxyy第37頁/共47頁第三十八頁，共47頁。幾何中性線N

16、NS SB0S SN N電樞磁場分布幾何中性線N NS S物理中性線帶負載 磁場分布第38頁/共47頁第三十九頁，共47頁。六、感應電動勢和電磁六、感應電動勢和電磁(dinc)(dinc)轉轉矩的計算矩的計算 1、感應、感應(gnyng)電動勢的計電動勢的計算算 電角度(jiod)和機械角度(jiod)： 機械角度機械角度 ：電樞旋轉一周，機械角度變化：電樞旋轉一周，機械角度變化360360度或度或22弧度弧度。 m機械角速度機械角速度 弧度弧度/ /秒秒=n602電角度電角度 ：電樞旋轉經過：電樞旋轉經過2 2個極距，電角度變化個極距，電角度變化360360度或度或22弧度?；《?。emep電

17、角速度電角速度 npp602 EaEa為支路各串聯繞組元件內感應電動勢之和。為支路各串聯繞組元件內感應電動勢之和。任一元件轉過任一元件轉過， ，各元件內感應電動勢瞬時值不同，但轉過一極距時感應電動勢的平均值相等。，各元件內感應電動勢瞬時值不同，但轉過一極距時感應電動勢的平均值相等。由電磁感應定律：由電磁感應定律： ； 為每個繞組元件的匝數。為每個繞組元件的匝數。 一元件轉過一極距后感應電動勢的平均值（數值）：一元件轉過一極距后感應電動勢的平均值（數值）： 轉過一極距：電角度轉過一極距：電角度 , ,即即 2dtdNeyyNtet第39頁/共47頁第四十頁，共47頁。pnNnpNNtNEyyyy

18、av6046022電樞電樞(din sh)繞組總元件數為繞組總元件數為S，每支路串聯元件數為，每支路串聯元件數為電樞電樞(din sh)表面總導體數：表面總導體數： 電樞電樞(din sh)電動勢電動勢 aS2ySNZ2nCnapZpnNaSEaSEeyava 6060422重要重要(zhngyo)結論：結論：apZCnCEeea60 ffIK（電勢系數(xsh)、電勢常數）第40頁/共47頁第四十一頁，共47頁。2、電磁、電磁(dinc)轉矩的計算轉矩的計算B(x)B(x)是是x x的函數的函數某一根導體某一根導體(dot)(dot)的的T(x) dxT(x) dx弧長內導體弧長內導體(dot)(dot)所建立的所建立的dTdT TdT 22pTTem2 （1） 1根導體：