《直流電機(jī)的基本工作原理物理教學(xué)課件PPT》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《直流電機(jī)的基本工作原理物理教學(xué)課件PPT（13頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)： 優(yōu)異的調(diào)速性能、起動(dòng)性能和優(yōu)異的調(diào)速性能、起動(dòng)性能和制動(dòng)性能，廣泛應(yīng)用于電力機(jī)車、機(jī)床、起重設(shè)制動(dòng)性能，廣泛應(yīng)用于電力機(jī)車、機(jī)床、起重設(shè)備等。備等。 直流電動(dòng)機(jī)缺點(diǎn)：直流電動(dòng)機(jī)缺點(diǎn)：具有換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本具有換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維修不便，可靠性稍差。較高，維修不便，可靠性稍差。第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)要求教學(xué)要求 16.3 16.3 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式和額定值直流電機(jī)的勵(lì)磁方式和額定值16.1 16.1 直流電機(jī)的基本工作原理直流電機(jī)的基本工作原理16.2 16.2 直流
2、電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)掌握直流電機(jī)的勵(lì)磁方式和額定數(shù)據(jù)掌握直流電機(jī)的勵(lì)磁方式和額定數(shù)據(jù) 掌握直流電機(jī)的基本工作原理掌握直流電機(jī)的基本工作原理 了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 補(bǔ)充：最大值補(bǔ)充：最大值第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)16.1 直流電機(jī)的基本工作原理 Basic operation principle一、直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理 DC generator定子磁極定子磁極 N、S 固定不動(dòng)；固定不動(dòng)；轉(zhuǎn)子線圈連接換向片并旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子線圈連接換向片并旋轉(zhuǎn)；電刷電刷 A、B 不動(dòng)接用電負(fù)載。不動(dòng)接用電負(fù)載。圖（圖（a）瞬間：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為）瞬間：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 b
3、adcee圖（圖（b）瞬間：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為）瞬間：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 cdabee電刷極性為電刷極性為 A+ +、B- -注意：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)注意：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)180o，線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向就改變一次，即線圈電動(dòng)勢(shì)是交流的。，線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向就改變一次，即線圈電動(dòng)勢(shì)是交流的。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子稱為直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子稱為電樞電樞，電刷兩端的電動(dòng)勢(shì)稱為，電刷兩端的電動(dòng)勢(shì)稱為電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電動(dòng)勢(shì)。電刷電刷A、B兩端是極性不變的直流電動(dòng)勢(shì)，將向外電路發(fā)出直流電流。兩端是極性不變的直流電動(dòng)勢(shì)，將向外電路發(fā)出直流電流。第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)二、直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 DC motor直流電源加在電刷兩端，直流電源
4、加在電刷兩端，A+ +、B- - ，電樞線圈中有電流流過(guò)。電樞線圈中有電流流過(guò)。導(dǎo)體導(dǎo)體ab受到左向電磁力受到左向電磁力導(dǎo)體導(dǎo)體cd受到右向電磁力受到右向電磁力圖（圖（a）瞬間）瞬間形成逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩形成逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩導(dǎo)體導(dǎo)體cd受到左向電磁力受到左向電磁力導(dǎo)體導(dǎo)體ab受到右向電磁力受到右向電磁力圖（圖（b）瞬間）瞬間形成逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩形成逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子定向旋轉(zhuǎn)。使轉(zhuǎn)子定向旋轉(zhuǎn)。注意：電刷兩端加的是直流，注意：電刷兩端加的是直流， 而線圈電流卻是交流。而線圈電流卻是交流。電樞受到的轉(zhuǎn)矩稱為電樞受到的轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩。換向器功能換向器功能電刷兩端直流電刷兩端直流線圈中交流線圈中交流第16章 直流電
5、機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 直流發(fā)電機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)無(wú)論發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)無(wú)論發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī): 旋轉(zhuǎn)的電樞繞組切割磁場(chǎng)都將旋轉(zhuǎn)的電樞繞組切割磁場(chǎng)都將產(chǎn)生電樞電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生電樞電動(dòng)勢(shì) ； 流過(guò)電流流過(guò)電流 的電樞繞組在磁場(chǎng)的電樞繞組在磁場(chǎng)作用下都將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩作用下都將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 。aEemTaI三、電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩 EMF and Electrical magnetic torque在電動(dòng)機(jī)中在電動(dòng)機(jī)中: 為反電動(dòng)勢(shì)。為反電動(dòng)勢(shì)。aEaEaI與與 反方向，反方向，emT為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，emTn與與同方向。同方向。在發(fā)電機(jī)中在發(fā)電機(jī)中: 為電源電動(dòng)勢(shì)，向外輸出直流
6、電流為電源電動(dòng)勢(shì)，向外輸出直流電流 , aEaIaIaE與與 同方向。同方向。emT為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。emTn與與反方向，反方向，第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 1. 電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電動(dòng)勢(shì)aE指電刷兩端的電動(dòng)勢(shì)，其大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱和電樞導(dǎo)體切割磁場(chǎng)的速度有關(guān)。指電刷兩端的電動(dòng)勢(shì)，其大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱和電樞導(dǎo)體切割磁場(chǎng)的速度有關(guān)。 nCnapNEea60計(jì)算公式：計(jì)算公式：指電樞所有導(dǎo)體受到的轉(zhuǎn)矩之和，其大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱和電樞導(dǎo)體中電流大小有關(guān)。指電樞所有導(dǎo)體受到的轉(zhuǎn)矩之和，其大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱和電樞導(dǎo)體中電流大小有關(guān)。 計(jì)算公式：計(jì)算公式：aemIapNT2aTIC apNCe60電動(dòng)勢(shì)常數(shù)
7、電動(dòng)勢(shì)常數(shù) apNCT2轉(zhuǎn)矩常數(shù)轉(zhuǎn)矩常數(shù) eeTCCC55. 9260p為電機(jī)的極數(shù)；為電機(jī)的極數(shù)；N為電樞繞組的總導(dǎo)體數(shù)；為電樞繞組的總導(dǎo)體數(shù)；a為電樞繞組并聯(lián)支路對(duì)數(shù)。為電樞繞組并聯(lián)支路對(duì)數(shù)。 2. 2.電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩emT第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)16.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)basic construction一、定子結(jié)構(gòu)一、定子結(jié)構(gòu) stator1主磁極主磁極 Main pole產(chǎn)生恒定的氣隙主磁場(chǎng)，且產(chǎn)生恒定的氣隙主磁場(chǎng)，且N、S交替排列。交替排列。由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成。由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成。鐵心用鐵心用1.01.5mm厚的鋼板疊成。厚的鋼板疊成。 勵(lì)磁繞組之間串聯(lián)通入
8、直流電流，勵(lì)磁繞組之間串聯(lián)通入直流電流，第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2換向極換向極 Commutation pole用來(lái)減少電刷與換向器之間的火花。用來(lái)減少電刷與換向器之間的火花。 固定電刷的裝置，它與換向器配合實(shí)現(xiàn)把固定電刷的裝置，它與換向器配合實(shí)現(xiàn)把電樞繞組電樞繞組內(nèi)部的交流電與電刷外部的直流電相互轉(zhuǎn)換內(nèi)部的交流電與電刷外部的直流電相互轉(zhuǎn)換的功能。的功能。 3電刷裝置電刷裝置 Brush device換向極個(gè)數(shù)與主磁極個(gè)數(shù)相等，位于換向極個(gè)數(shù)與主磁極個(gè)數(shù)相等，位于主磁極之間，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)主磁極之間，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。4機(jī)座和端蓋機(jī)座和端蓋 Base and C
9、over固定主磁極、換向極和端蓋等零部件的支撐件，固定主磁極、換向極和端蓋等零部件的支撐件，也是也是電機(jī)磁路的一部分電機(jī)磁路的一部分。 第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)二、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)二、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) Rotor-電樞電樞1電樞鐵心電樞鐵心 Armature core用來(lái)安放電樞繞組并作為主磁路的一部分。用來(lái)安放電樞繞組并作為主磁路的一部分。電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)鐵心中的磁通方向不斷變化將引起電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)鐵心中的磁通方向不斷變化將引起鐵心損耗鐵心損耗。為了減少鐵心損耗，用為了減少鐵心損耗，用0.5mm厚硅鋼片疊成。厚硅鋼片疊成。外圓均勻開槽嵌放電樞繞組。外圓均勻開槽嵌放電樞繞組。第16章 直流電機(jī)的基本工作原
10、理和結(jié)構(gòu)作用：用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；作為產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的載流導(dǎo)體。作用：用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；作為產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的載流導(dǎo)體。它是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐部件，所以把該繞組所在的部位稱為電樞。它是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐部件，所以把該繞組所在的部位稱為電樞。2電樞繞組電樞繞組電樞繞組由銅導(dǎo)線按一定的規(guī)律繞制而成。電樞繞組由銅導(dǎo)線按一定的規(guī)律繞制而成。3換向器（整流子）換向器（整流子）Commutator 作用：作用：“內(nèi)交流內(nèi)交流”與與“外直流外直流”相互轉(zhuǎn)換的作用。相互轉(zhuǎn)換的作用。 換向器由許多換向片構(gòu)成，換向片采用紫銅或銅合金制成。換向器由許多換向片構(gòu)成，換向片采用紫銅或銅合金制成。 Armature
11、windings第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)16.3 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式和額定值Excitation mode and ratings一、勵(lì)磁方式一、勵(lì)磁方式Excitation mode直流電機(jī)勵(lì)磁繞組的供電方式稱為勵(lì)磁方式（勵(lì)磁方式不同電機(jī)性能不同）。直流電機(jī)勵(lì)磁繞組的供電方式稱為勵(lì)磁方式（勵(lì)磁方式不同電機(jī)性能不同）。 他勵(lì)他勵(lì) 并勵(lì)并勵(lì) 串勵(lì)串勵(lì) 復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)勵(lì)磁方式分四種：勵(lì)磁方式分四種：（以發(fā)動(dòng)機(jī)為例）（以發(fā)動(dòng)機(jī)為例）第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)二、額定值二、額定值 RatingsNP1額定功率額定功率 （W、kW）發(fā)電機(jī)：指電刷端輸出的電功率；發(fā)電機(jī)：指電刷端輸出的
12、電功率；電動(dòng)機(jī)：指軸上輸出的機(jī)械功率。電動(dòng)機(jī)：指軸上輸出的機(jī)械功率。指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的輸出功率指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的輸出功率3. 額定電流額定電流指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)電樞出線中的電流。指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)電樞出線中的電流。 （A）NI2. 額定電壓額定電壓NU指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)電樞出線端的電壓。指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)電樞出線端的電壓。 （V）4. 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 （ ）指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。/minrNn5. 額定勵(lì)磁電壓額定勵(lì)磁電壓)V(fNU指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁繞組兩端的電壓。指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁繞組兩端的電壓。6. 額定勵(lì)磁電流額定勵(lì)磁電流)A(fNI指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁繞組中的電流。指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁繞組中的電流。NNNUPI發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)： NNNNUPI電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)： 第16章 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 小結(jié)小結(jié) Conclusions教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：1. 基本工作原理基本工作原理2. 勵(lì)磁方式和額定值勵(lì)磁方式和額定值教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)： 勵(lì)磁方式勵(lì)磁方式作業(yè)：作業(yè)：P276：16.5；16.6
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