电机拖动1学习.pptx
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1、第2章 直流电动机的原理及特性 2.3 直流电机空载和负载时的磁场简介 直流电机的空载磁场 负载时直流电机的磁场 2.4 感应电动势和电磁转矩 电枢绕组的感应电动势公式重点 电磁转矩公式重点第1页/共51页第2章 直流电动机的原理及特性 2.5 直流电动机稳态运行时的基本方程式和功率关系 基本方程式重点 功率关系难点 2.6 直流电动机的机械特性 他励直流电动机的机械特性重点 串励直流电动机的机械特性不讲 2.7 电力拖动系统稳定运行条件重点第2页/共51页第2章 直流电动机的原理及特性 电机的可逆性 同一电机既可做发电机又可做电动机 本课程讨论的电机主要是电动机 直流电机(dc machin
2、es)机械能直流电能直流发电机(dc generators)直流电动机(dc motor)第3页/共51页直流电动机的优点 按电源性质,电动机分为 直流电动机:直流电能机械能 交流电动机:交流电能机械能 直流电动机的优点: 调速范围宽,调速平滑且容易 起动、制动和过载转矩大,且易于控制第4页/共51页直流电机直流电机动画第5页/共51页2.1 直流电动机的基本结构和工作原理 基本结构 从直流电机的主要结构看 发电机和电动机没有多大差别定子部分 stator(静止)转子部分 rotor又称电枢 armature (旋转)气 隙直流电机的主要结构主磁极N、S励磁绕组电枢铁心电枢绕组AX电刷换向片第
3、6页/共51页图2.1 小型直流电机的结构图第7页/共51页直流电机剖面示意图第8页/共51页直流电机的主要结构机 座主 磁 极换 向 极电刷装置其他部分电枢铁心电枢绕组换 向 器其他部分主磁极铁心励磁绕组换向极铁心换向极绕组电刷、电刷座端盖、底脚齿、槽、轴向通风孔V形套筒、云母环、换向片、连接片风扇、转轴、轴承极身、极靴定子部分stator(静止)转子部分rotor又称电枢armature (旋转)气 隙直流电机的主要结构在定子、转子之间第9页/共51页1定子部分(stator) 静止部分机 座主 磁 极换 向 极电刷装置端 盖主磁极铁心励磁绕组换向极铁心换向极绕组电刷、电刷座极身、极靴定子
4、部分stator(静止)底 脚第10页/共51页(1)机座作用导磁机械支撑:机座中有磁通通过的部分,称为定子磁轭导磁较好的材料焊成固定换向极主磁极两个端盖(中、小型电机)厚钢板(小型直流电机)铸钢第11页/共51页(2)主磁极 作用 建立主磁场 多数由励磁绕组通以直流电流 有时用永久磁铁 组成主磁极主磁极铁心极身励磁绕组极靴由钢板冲片叠压紧固而成用螺杆固定在机座上励磁线圈:套装在铁心上第12页/共51页(3)换向极 又称附加极或间极 直流电动机容量超过 1 kW时要装上换向极 作用 改善直流电动机的换向 安装 一般安装在两相邻主磁极之间 换向极个数一般与主磁极的极数相等 换向极绕组与电枢绕组串
5、联第13页/共51页(3)换向极 构成换向极铁心:换向极绕组:换向极形状比主磁极的简单一般由整块钢板构成套在换向极铁心上用螺杆固定在机座上结构和主磁极类似第14页/共51页(4)电刷装置 组成 作用 连接转动和静止之间的电路 发电机:把转子部分的电流引出到静止的电路中 电动机:把静止电路中的电流引入到转子电路中电刷装置电刷电刷座第15页/共51页2转子部分(rotor) 转子又称为电枢(armature) 旋转部分电枢铁心电枢绕组换 向 器风扇齿、槽、轴向通风孔V形套筒、云母环、换向片、连接片转子部分rotor又称电枢armature (旋转)转轴轴承第16页/共51页(1)电枢铁心 是主磁路
6、的一部分 构成 将冷轧硅钢片冲成 有齿、槽的冲片 然后把这些冲片叠装起来 就构成电枢铁心 其片间有很薄的绝缘层齿槽轴向通风孔第17页/共51页(1)电枢铁心 说明 电枢铁心上开槽是为了安放电枢绕组用 为改善通风,电枢铁心可沿轴分成几段 以形成径向通风道 电枢铁心的安装 小型电动机的电枢铁心直接压装在轴上 大型电动机的电枢铁心先压装在转子支架上 然后再将支架固定在轴上第18页/共51页(2)电枢绕组 构成 用包有绝缘层的导体构成电枢线圈 将线圈按一定的次序嵌入电枢铁心槽内的上、下层中 每个元件的两个出线端都按一定的规律与换向器的换向片相连第19页/共51页(3)换向器第20页/共51页(3)换向
7、器 组成 由许多鸽尾形的换向片组成 片间用云母绝缘 作用 发电机:起整流作用 可将电枢绕组中交变的电流 转换成电刷上的直流 电动机:起逆变作用 将电刷上的直流 变为电枢绕组内的交流第21页/共51页电枢绕组和换向片的连接动画第22页/共51页2.3 直流电机空载和负载时的磁场简单介绍 直流电机的磁场 由电机中各绕组共同产生 包括励磁绕组、电枢绕组、附加极绕组 但励磁绕组起主要作用 主磁场 多数由励磁绕组通以励磁电流,又称励磁磁场 有时用永久磁铁 电枢磁场:由电枢绕组通以电枢电流 主磁场起主要作用直流电动机原理动画第23页/共51页1直流电机的磁通路径 主磁通:磁路从主磁极1出发经气隙1电枢齿1
8、电枢轭电枢齿2气隙2主磁极2定子轭主磁极1,最后又回到气隙1n 漏磁通:不进入电枢铁心,直接经过相邻的磁极或定子轭n 主磁通是主要的(动画)第24页/共51页2空载磁通密度波形 空载时电枢电流为0,气隙磁场是由励磁电流单独决定 极面下气隙较小且均匀,磁密较强且均匀 极面外,气隙迅速增大,磁密也迅速减弱,几何性中线处磁密为0 空载气隙磁密沿电枢外圆的分布用函数B表示表示:分析可知它是帽子形(或称平顶波)(a)气隙形状(b)气隙磁密分布B极身极靴几何中性线第25页/共51页负载时直流电机的磁场 电枢反应 直流电机空载时,电枢电流为0,当励磁绕组中有励磁电流时,气隙磁场由励磁电流单独决定 带负载后,
9、电枢绕组有电流通过,并产生电枢磁场 此时,气隙磁场由主磁场(又称励磁磁场)和电枢磁场共同决定 电枢磁场会对气隙磁场产生一定的影响,这一影响称为电枢反应 电枢反应会使得每极磁通发生变化,也会使气隙磁场发生畸变,从而影响电机的性能第26页/共51页负载时的磁场(电流方向,右手螺旋定则确定磁力线)(a)电枢磁场(b)空载磁场(c)负载磁场励磁电流为零电枢电流为零第27页/共51页图2.15 电枢反应主磁场的磁通密度分布曲线(帽子形,或称平顶波)电枢磁场的磁通密度分布曲线(马鞍形)两条曲线逐点叠加后得到负载时气隙磁场的磁通密度分布曲线(气隙磁场发生畸变)第28页/共51页额定数据 为使用户正确使用电机
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