电机学课件第3章1.pptx
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1、第3章3.1直流电机的工作原理和基本结构3.2直流电枢绕组3.3空载和负载时直流电机的磁场3.4电枢的感应电动势和电磁转矩3.5直流电机的基本方程3.6直流发电机的运行特性3.7直流电动机的运行特性3.8直流电动机的起动、调速和制动3.9换向3.1直流电机的工作原理和基本结构1.直流电机的工作原理2.直流电机的基本结构3.励磁方式4.直流电机的额定值1.直流电机的工作原理图3-1表示一台最简单的两极直流电机模型,它的固定部分(定子)上,装有一对用直流励磁的主磁极N和S,在旋转部分(转子)上装设电枢。定子与转子之间有一气隙。电枢铁心上装有由A和X两根导体连接而成的电枢线圈,线圈的首端和末端分别接
2、到两个圆弧形的铜片K1和K2,此铜片称为换向片,换向片之间互相绝缘。由换向片构成的整体称为换向器,换向器固定在转轴上。换向器上放置着一对静止不动的电刷B1和B2,电枢旋转时,电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。1.直流电机的工作原理图3-1两极直流电机模型a) t=时b) t=时1.直流电机的工作原理图3-2气隙磁场的分布波形1.直流电机的工作原理图3-3线圈电动势和电刷、间的电动势a)线圈电动势b)电刷间的电动势1.直流电机的工作原理图3-4电枢上装有6个线圈(11到66)的情况1.直流电机的工作原理图3-5每条支路有3个串联线圈时,电刷上的电动势波形2.直流电机的基本结构图3-6直流电机
3、的结构旋转电机都有定子和转子两部分,在定、转子之间有一个储存磁能的气隙。直流电机的定子由主磁极、机座、端盖和电刷装置等部件组成,转子是电枢,它由电枢铁心、电枢绕组和换向器等部件组成。2.直流电机的基本结构图3-7主磁极2.直流电机的基本结构图3-8电枢铁心2.直流电机的基本结构图3-9电枢槽内的导体和绝缘2.直流电机的基本结构图3-10换向器2.直流电机的基本结构图3-11电刷装置3.励磁方式图3-12直流电机按励磁方式分类a)他励式b)并励式c)串励式d)复励式励磁绕组的供电方式称为励磁方式。按照励磁方式,直流电机分成他励和自励两大类,他励式他励式直流电机的励磁绕组由其他电源供电,励磁绕组与
4、电枢绕组不相连接,如图3-12a所示。自励式在自励式发电机中,利用电机自身发出的电流来励磁;在自励式电动机中,励磁绕组和电枢绕组由同一电源供电。自励式直流电机又可分为并励、串励和复励等三种。4.直流电机的额定值(1)额定功率PN指电机在铭牌规定的额定状态下运行时,电机的,以kW表示。(2)额定电压UN指额定状态下电枢出线端的电压,以V表示。(3)额定电流IN指电机在额定电压下运行,输出功率为额定功率时,电机的,以A表示。(4)额定转速nN指额定状态下运行时转子的转速,以r/min(转/分)表示。(5)额定励磁电压UfN指额定状态下运行时,他励式电机励磁绕组所加的电压,以V表示。3.2直流电枢绕
5、组1.直流电枢绕组的构成1.直流电枢绕组的构成图3-13电枢绕组的元件组成绕组的基本单元称为元件。一个元件由两条元件边和前、后端接线组成,如图3-13所示。1.直流电枢绕组的构成图3-14两匝元件a)叠绕元件b)波绕元件1.直流电枢绕组的构成若电枢每个槽的上、下层内各只有一个元件边,则整个绕组的元件数S应等于槽数Q。多数直流电机中,每槽的上层和下层各包含u个元件,这u个元件将组成一个线圈如图3-15所示,此时元件数S应为槽数Q的u倍,即1.直流电枢绕组的构成图3-15含有两个元件(u=2)的线圈第一节距同一个元件的两条有效边在电枢表面所跨的距离,称为,第一节距也称为,用y1表示,如图3-16和
6、图3-17所示。第一节距通常用所跨的虚槽数来计算,它是。通常把一个主磁极在电枢表面所跨的距离,称为,用表示。若p为电机的,用虚槽数表示时,极距就等于 。,y1,即图3-16叠绕元件在电枢上的连接图3-17波绕元件在电枢上的连接2.单叠绕组合成节距单叠绕组的连接规律是,所有的相邻元件依次串联(即后一元件的首端与前一元件的尾端相连)每串联一个元件就向右移动一个虚槽,同时元件的出线端在换向器上向右移动一个换向片,最后形成一个闭合回路。2.单叠绕组2.单叠绕组图3-18单叠绕组的展开图(2p=4,S=K=16)2.单叠绕组图3-19图3-18所示瞬间电枢绕组的电路图3.单波绕组单波绕组的连接规律是,从
7、某一换向片和虚槽出发,把相隔约为一对极距的同极性磁极下对应位置的所有元件依次串联起来,直到沿电枢和换向器绕过一周之后,恰好回到出发换向片和虚槽的前面一片和一槽,然后从此换向片和虚槽出发,继续绕连,直到把全部元件连完,最后回到起始的换向片和虚槽,构成一个闭合电路为止。图3-20单波绕组展开图 (2p=4,=S=K=15)a)部分展开图b)全部展开图图3-21图3-20所示瞬间单波绕组的电路图3.3空载和负载时直流电机的磁场1.空载时直流电机的磁场2.负载时的电枢磁动势和电枢反应1.空载时直流电机的磁场图3-22空载时直流电机内的磁场直流电机的空载是指电枢电流等于零,或者很小,因而可以忽略不计的情
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