電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)及MATLAB仿真 教學(xué)課件 作者 陳亞愛 第4章 直流電機(jī).ppt

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1、電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)及MATLAB仿真陳亞愛周京華編著李正熙主審Page2本課程的章節(jié)和內(nèi)容緒論第1章變壓器第2章三相交流電動(dòng)機(jī)第3章三相交流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第4章直流電機(jī)第5章直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第6章驅(qū)動(dòng)和控制微電機(jī)第7章電動(dòng)機(jī)容量的選擇Page3第4章直流電機(jī)本章內(nèi)容4.1直流電機(jī)工作原理4.2直流電機(jī)的磁場(chǎng)4.3直流電機(jī)的基本方程4.4直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性與試驗(yàn)測(cè)試4.5直流電動(dòng)機(jī)的工作特性與試驗(yàn)測(cè)試4.6直流電機(jī)的換向4.7實(shí)例（應(yīng)用）4.8直流電機(jī)性能的仿真Page4本章教學(xué)基本要求1.了解直流電機(jī)主要結(jié)構(gòu)和勵(lì)磁方式，注意換向器和電刷的作用，掌握其

2、額定值。2.熟悉直流電機(jī)的基本工作原理，理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩這兩個(gè)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換要素的物理意義，掌握其計(jì)算方法。3.掌握直流電機(jī)的基本平衡方程和功率流程，以及不同勵(lì)磁方式的工作特性。4.了解電樞反應(yīng)對(duì)換向的影響和改善換向措施。Page5本章教學(xué)基本要求直流電機(jī)的基本平衡方程和工作特性。重點(diǎn)：直流電機(jī)的換向。難點(diǎn)：Page6Page7提問什么是直流電機(jī)？有什么作用？作用是將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械并完成一定工藝要求或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能供直流用電設(shè)備。把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的直流電機(jī)稱為直流電動(dòng)機(jī)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的直流電機(jī)稱為直流發(fā)電機(jī)。直流電

3、機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能的一種裝置。直流發(fā)電機(jī)的工作原理是建立在電磁感應(yīng)定律基礎(chǔ)上的，變化的磁場(chǎng)在導(dǎo)體中要感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是發(fā)電機(jī)工作的基本原理，圖4-1所示為簡單直流發(fā)電機(jī)模型。Page84.1直流電機(jī)工作原理4.1.1直流電機(jī)的基本工作原理及主要結(jié)構(gòu)1．直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理a）wt=0°時(shí)，A端⊙X端⊕b）wt=180°時(shí)，A端⊙X端⊕電刷B1(+)B2(-)電刷B1(+)B2(-)圖4-1直流發(fā)電機(jī)工作原理給勵(lì)磁繞組通入直流電，將在固定的主磁極呈現(xiàn)上為N極、下為S極。N和S極之間是電樞，電樞鐵心上安放著由A和X兩根導(dǎo)體組成的

4、電樞線圈，線圈的首端（A）和末端（X）分別連在兩個(gè)相互絕緣的半圓形銅質(zhì)換相片上，換相片形成的整體稱為換相器。換相器固定在轉(zhuǎn)軸上，且與轉(zhuǎn)軸絕緣。換相片上安放著一對(duì)固定不動(dòng)的電刷B1和B2，電刷能與外電路聯(lián)接。固定不動(dòng)的部分（主磁極、電刷等）被稱為定子，隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的部分（線圈、電樞鐵心、換相器等）被稱為轉(zhuǎn)子（又稱電樞）。Page94.1直流電機(jī)工作原理4.1.1直流電機(jī)的基本工作原理及主要結(jié)構(gòu)1．直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理a）wt=0°時(shí)，A端⊙X端⊕b）wt=180°時(shí)，A端⊙X端⊕電刷B1(+)B2(-)電刷B1(+)B2(-)圖4-1直流發(fā)電機(jī)工作原理磁

5、極N和S所產(chǎn)生氣隙磁通密度沿空間分布如圖4-2所示。定、轉(zhuǎn)子之間有一空隙，稱為氣隙。圖4-2氣隙磁通密度分布和線圈AX感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)體切割磁力線，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，大小為e=Bxlv，式中，Bx為導(dǎo)體所在處的磁通密度（Wb/m2），l為導(dǎo)體的有效長度（m），v為導(dǎo)體的線速度（m/s），e為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（V）。Page104.1直流電機(jī)工作原理4.1.1直流電機(jī)的基本工作原理及主要結(jié)構(gòu)1．直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理a）wt=0°時(shí)，A端⊙X端⊕b）wt=180°時(shí)，A端⊙X端⊕電刷B1(+)B2(-)電刷B

6、1(+)B2(-)圖4-1直流發(fā)電機(jī)工作原理感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向由右手定則判定，展開右手使大拇指與四指呈90°，當(dāng)磁力線指向手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，則四指的指向?yàn)閷?dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。發(fā)電機(jī)工作時(shí)，N極下導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)指向紙外，電刷B1總為“+”；S極下導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)指向紙內(nèi)，電刷B2總為“－”，不難看出，線圈中的電動(dòng)勢(shì)是交流的，而通過換向器的作用，使電刷間的電動(dòng)勢(shì)為直流的，如圖4-3所示。Page114.1直流電機(jī)工作原理4.1.1直流電機(jī)的基本工作原理及主要結(jié)構(gòu)1．直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理a）wt=0°時(shí)，A端⊙X端⊕b）wt=180°時(shí)，A端⊙X端⊕電

7、刷B1(+)B2(-)電刷B1(+)B2(-)圖4-1直流發(fā)電機(jī)工作原理圖4-3電刷B1B2間的電動(dòng)勢(shì)換向器和電刷的共同作用：①將線圈中的交流電動(dòng)勢(shì)整流成刷間的直流電動(dòng)勢(shì)；②把轉(zhuǎn)動(dòng)的電路與外面不轉(zhuǎn)的電路聯(lián)接。Page124.1直流電機(jī)工作原理4.1.1直流電機(jī)的基本工作原理及主要結(jié)構(gòu)1．直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理a）wt=0°時(shí)，A端⊙X端⊕b）wt=180°時(shí)，A端⊙X端⊕電刷B1(+)B2(-)電刷B1(+)B2(-)圖4-1直流發(fā)電機(jī)工作原理圖4-3電刷B1B2間的電動(dòng)勢(shì)從刷間電動(dòng)勢(shì)波形看，脈動(dòng)很大，為了減小電動(dòng)勢(shì)的脈動(dòng)程度，實(shí)際電機(jī)采用很多元件組成

8、電樞線圈，均勻分布在電樞表面，并按一定規(guī)律聯(lián)接，刷間串聯(lián)元件數(shù)增多，脈動(dòng)減小，可