直流電動機注冊電氣工程師考試課件1*存在的問題:交變的電磁轉矩只能使轉動部分(電樞)來回搖擺NS＋－NS-+直流電機的工作原理一、直流電動機abcdabcd*存在的問題:交變的電磁轉矩只能使轉動部分(電樞)來回搖擺N2一、直流電動機NS＋U－直流電源交流電流恒向的電磁轉矩（拖動轉矩）換向Φ旋轉機械負載反電動勢克服直流電機的工作原理基本原理：f=Bli一、直流電動機NS＋直流電源交流電流恒向的電磁轉矩換向Φ旋轉3增加換向器裝置的意義在旋轉過程中應保持每極下導體中電流的方向不變換向器由互相絕緣的換向片構成，裝在軸上與電樞一同旋轉。換向器又與兩個固定不動的電刷相接觸，這樣當直流電壓加于電刷時，換向器的作用使外電路的直流電流改為線圈內的交變電流，這種換向作用稱為逆變，以保證每極下導體中所流過的電流方向不變，從而使電機連續的旋轉。增加換向器裝置的意義在旋轉過程中應保持每極下導體中電流的方向4NS＋E－二、直流發電機原動機→感應電動勢、電流→電磁轉矩（阻轉矩）作功*所發電流在電機內部實際為交流，經過機械“整流”為直流！*對比上頁“逆變”的概念NS＋二、直流發電機原動機→感應電動勢、電流5直流電動機注冊電氣工程師考試課件6直流電動機注冊電氣工程師考試課件7一、直流電機的靜止部分（定子）1、主磁極主磁極的作用是建立主磁場。主磁極由主極鐵芯和套裝在鐵芯上的勵磁繞組組成它的，鐵芯是由1～1.5mm厚的鋼板沖片疊壓緊固而成。極靴的作用是使主磁通在過氣隙時分布的更合理并且固定勵磁繞組。

直流電機基本結構一、直流電機的靜止部分（定子）直流電機基本結構8直流電動機注冊電氣工程師考試課件92、機座

其作用其一是作為磁路的一部分，其二是固定主極，換向極和端蓋。通常是用鑄鋼或厚鋼板焊成，機座中有磁通通過的部分稱為磁軛。

2、機座其作用其一是作為磁路的一部分，其二是固定主極，換向103、換向極

換向極裝在兩極之間。其作用是用來改善換向，也是由鐵芯和繞組組成，換向極繞組與電樞繞組串聯。

3、換向極換向極裝在兩極之間。其作用是用來改善換向，也是由114、電刷裝置

電刷裝置是電樞電路的引入（或引出）裝置，通過它可以把電機旋轉部分的電流引出（或引入）到靜止的電路里，它與換向器配合才能使電機獲得直流電機的效果。4、電刷裝置電刷裝置是電樞電路的引入（或引出）裝置，通過它12直流電動機注冊電氣工程師考試課件13二、直流電機的轉動部分（轉子）

1、電樞鐵芯

電樞鐵芯既是主磁路的組成部分,又是電樞部分繞組的支撐部件.為減少電樞鐵芯內的磁滯與渦流損耗，鐵芯一般采用0.5mm厚的DR530或DR510的硅鋼片疊壓而成。*電樞鐵芯是實心或空心？*磁滯與渦流損耗？（如何防止？）二、直流電機的轉動部分（轉子）

1、電樞鐵芯電樞鐵芯既是主14直流電機的轉子鐵芯與電樞繞組直流電機的轉子鐵芯與電樞繞組15

2、電樞繞組.電樞繞組疊放在電樞鐵芯的槽內，是由按一定規律聯接的線圈組成。它是直流電機的電路部分。上、下層之間，及線圈與鐵芯之間都要有絕緣，槽口處用槽楔壓緊。

*為什么叫電樞繞組為電樞？

2、電樞繞組.電樞繞組疊放在電樞鐵芯的槽內，是由按一定規16直流電機的定子更多的圖片直流電機的定子更多的圖片17電機裝配圖電機裝配圖183、換向器

換向器是直流電機的重要部件之一，在發電機中可將電樞繞組中交變的電流轉換成電刷上的直流，起整流作用，而在直流電動機中將電刷上的直流變為電樞繞組內的交流，即起逆變作用。換向器由許多換向片組成，片間用云母絕緣，電樞繞組的每個線圈的兩端分別接到兩個換向片上3、換向器換向器是直流電機的重要部件之一，在發電機中可將電19*換向器*換向器20直流電機的基本結構知識點總結一、定子1.主磁極:2.換向磁極：主磁極鐵芯、勵磁繞組。改善換向用。3.電刷裝置4.機座與端蓋二、轉子1.電樞鐵芯:由硅鋼片疊成。2.電樞繞組3.換向器4.轉軸與風扇發電機：整流作用。電動機：逆變作用。直流電機的基本結構知識點總結一、定子2.換向磁極：主211.額定電壓UN發電機的UN：指輸出電壓的額定值。電動機的UN：指輸入電壓的額定值。2.額定電流IN發電機的IN：指輸出電流的額定值。電動機的IN：指輸入電流的額定值。3.額定功率PN發電機的PN：輸出“電”功率的額定值(UNIN)

電動機的PN：輸出“機械”功率的額定值UNINηN*知識點總結：注意區別以上電動機與發電機對應銘牌數據的不同含義？

直流電機的銘牌數據1.額定電壓UN直流電224.額定轉速nN5.額定勵磁電壓UfN6.額定勵磁電流IfN▲額定狀態：指U、I、P、n均為額定值的狀態。一般為出廠較為理想狀態▲滿載狀態：

指I=IN的狀態，一般即指額定狀態。注意：直流電機有2電回路，電樞繞組與直流勵磁回路。4.額定轉速nN5.額定勵磁電壓UfN注意：直流電機23直流電機實例直流電機實例24直流電機實例直流電機實例25直流電機分解圖直流電機分解圖26直流電機的勵磁方式及磁場一、勵磁方式：直流電機的磁場，可以由永久磁場產生，也可以由勵磁繞組產生。一般來講永久磁鐵的磁場較弱,所以現在絕大多數直流電機的主磁場都是由勵磁繞組通以直流勵磁電流產生的.我們稱這種磁場為直流電機的主磁場，有時也稱為勵磁磁場。勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式.

直流電機的勵磁方式及磁場一、勵磁方式：直流電機的磁場，可以27直流電動機注冊電氣工程師考試課件28GIf+Ua－Ia+Uf－他勵I+U－并勵GI+U－串勵G直流發電機按勵磁方式分類GI+U－復勵自勵*知識點：四種勵磁方式。GIf+Ia+他勵I+并勵GI+串勵G直流發電機按勵磁方式分29二

直流電機的空載磁場1、定義：空載磁場是在無載情況下，勵磁繞組中通入電流后建立的磁場。*知識點：空載的含義？（這時電樞電流為零或近似為零）空載磁場組成：主磁通和漏磁通兩部分分布：由于磁極極靴寬度總是小于極距，在極靴下氣隙較小，所以極靴下沿電樞表面主磁場較強，極靴以外，氣隙加大，主磁場明顯削弱，在兩極間的幾何中性線處磁密為零。氣隙磁場磁密分布波形為一禮帽形。

二直流電機的空載磁場1、定義：空載磁場是在無載情況下，勵磁30直流電動機注冊電氣工程師考試課件312、直流電機的空載磁路

2、直流電機的空載磁路32對主磁通和漏磁通的分析主磁通：從主極過氣隙到轉子，因氣隙小，磁導大。所以磁通很大。漏磁通：僅鉸鏈勵磁繞組本身，經由空氣閉和，不進入電樞鐵心。因氣隙大，磁阻大，所以其值很小。對主磁通和漏磁通的分析主磁通：從主極過氣隙到轉子，因氣隙小33三、直流電機負載時的磁場負載時電機中的氣隙磁場是由勵磁磁動勢和電樞磁動勢兩者共同建立（電樞繞組電流較大，該電流建立自身磁場。）分析：單獨由電樞繞組產生的電樞磁場的分布情況（見圖）*知識點：空間有兩種磁場疊加。三、直流電機負載時的磁場負載時電機中的氣隙磁場是由勵磁磁動勢34分析電樞磁勢波形

電刷放在幾何中性線上時，電樞磁動勢的軸線與主磁極軸線正交，稱為交軸電樞磁動勢。*磁勢F曲線與磁密B曲線的區別？分析電樞磁勢波形電刷放在幾何中性線上35三、直流電機負載時的磁場（電樞反應）電刷幾何中性線NS勵磁磁通勢產生的勵磁磁場（空載磁場）物理中性線電樞磁通勢產生的電樞磁場NS合成磁場（負載時的磁場）NS物理中性線三、直流電機負載時的磁場（電樞反應）電刷幾NS勵磁磁通勢36四、電樞反應

電樞反應:負載時電樞磁動勢對主磁極磁場的影響稱為電樞反應。

四、電樞反應電樞反應:負載時電樞磁動勢對主磁極磁場的影響稱37◆電樞反應的影響：知識點總磁場畸變，被扭曲了！幾何中心線與物理中心線不重合。電刷在幾何中心線位置處元件的e≠0，增加換向困難。(3)一半磁極的磁通增加，一半磁極的磁通減少。但因部分磁路飽和的原因，每極總磁通減少，直流電機的E和T相應減少?！綦姌蟹磻挠绊懀褐R點總磁場畸變，被扭曲了！38直流電機的電磁轉矩和電動勢計算直流電機的電磁轉矩和電動勢計算39NSNS12345678910111212356891112A1B1A2B2◆單疊繞組的展開圖※電刷的中心線對著磁極的中心線。A136'

4

7’

58'5'2

4'1

3'12A2912'

10

1'

112'11'8

10'7

9'6B1B2nNSNS12345678910111212340一、感應電勢E:感應電勢指電樞繞組一條支路的電勢（即電刷間的電勢。以發電機為例）

電樞旋轉n總磁場Φe→∑e→E2.大小

每個導體：e=Bvl,1.產生:設電樞總導體數為Za，支路數為2a,則每條支路串聯導體數為磁密的平均值

一、感應電勢E:感應電勢指電樞繞組一條支路的電勢（即電刷間413.方向：由Φ和n共同決定。4.性質發電機：為電源電動勢；電動機：為反電動勢。*假如電動機不存在感應電動勢？？知識點：E=CEΦn式中：CE——電動勢常數。3.方向：由Φ和n共同決定。知識點：E=CEΦ42二、電磁轉矩T1.產生:導體(線圈中)的i總磁場ΦF→T2.大小:

電磁力：F=Bil一極下導體數為

作用于一極下導體的轉矩為：二、電磁轉矩T1.產生:導體(線圈中)的iF→T2.433.方向:由Φ和Ia

共同決定。4.性質發電機：電動機：T與n方向相反，為制動轉矩；T與n方向相同，為驅動轉矩。知識點：T=CTΦIa式中：CT——轉矩常數。作用于整個電樞上的轉矩為：

因為

3.方向:由Φ和Ia共同決定。4.性質發電機：T44三、感應電勢和電磁轉矩的關系？

由電磁功率Pe=機械功率轉換成的電功率電功率機械功率轉換成的EIaTΩPe=EIa=TΩ，知識點Ω=2πn60CEΦnIa=CTΦIaΩCECT→CEn=CTΩ=nΩ=602π=9.55→CT=9.55CE三、感應電勢和電磁轉矩的關系？由電磁功率Pe=機械功率轉45直流電動機的運行原理一、他勵電動機勵磁電壓Uf→If→Φ電樞電壓Ua→Ia↓→T→n→EMIf+Ua－IaE+Uf－1.電壓平衡方程式勵磁電路：Uf=Rf

If電樞電路：Ua

=E+Ra

Ia直流電動機的運行原理一、他勵電動機勵磁電壓Uf→If→Φ電46(1)機械特性CEΦEn=CEΦUa－Ra

Ia=CEΦUa=－RaCECTΦ2T2.轉速OnTn0當T↑時，n下降不多——硬特性。(1)機械特性CEΦEn=CEΦUa－RaIa=CEΦ47M三、串勵電動機IaIfI+U－+Ua－E+Uf－1.電壓U

=Ua

+

Uf=E

+(Ra+Rf

)I2.電流I

=Ia

=IfRa+RfU－E=CTΦ

T=3.轉矩T=CTΦIa當Ia

較小、磁路未飽和時，

Φ∝Ia

→T∝Ia2

M三、串勵電動機IaIfI++E+Uf－1.電48即

T∝Ia2◆

與并勵電動機比較，有如下特點：①對應于相同的△T，△Ia?。虎趯谠试S的Iamax

，能夠產生的T大，***Tst和Tmax較大?！艮D矩特性：U

=

UN時，

T=f(Ia

)OTIa即T∝Ia2◆與并勵電動機比較，有如下特494.轉速ECEΦn=U－(Ra

+Rf

)

IaCEΦ=UCEΦ=－Ra

+RfCECTΦ2T(1)當T=0時，Ia=If

，Φ=Φr

，n很大，n=(5~6)nN

(2)當T很小時，Ia

很小，磁路未飽和，T↑→Ia↑→Φ↑→n迅速下降；

(3)當T很大時，Ia

很大，磁路已飽和，T↑→Ia↑→Φ基本不變→n下降較少；

4.轉速En=U－(Ra+Rf)50OnT◆轉速特性：

n=f(Ia

)|

U=UNUCEΦn=－Ra

+