第一章 直流电动机及其控制
1.1 直流电机及其基本结构
• 直流电机及其用途 • 直流电机的基本结构 • 直流电机的励磁方式 • 直流电机的额定值与铭牌
2011年12月7日
第2页
一、直流电机及其用途
• 直流电机的定义 • 直流电机的优缺点
2011年12月7日
第3页
直流电机的定义
• 定义 定义：直流发电机把机械能变为直流电能， 电动机把直流电能变为机械能。 • 电机是使机械能与电能相互转换的机械。从 原理上讲，一台电机即可作为发电机运行， 也可以作为电动机运行，只是外界条件不同 而已。一个是输入机械能，一个是输入电能， 这种既能作发电机运行，又能作电动机运行 的原理，在电机理论中称为可逆原理。
2011年12月7日
第21页
2011年12月7日
第22页
2011年12月7日
第23页
换向器 • 在直流发电机中，换向器起整流作用。 • 在直流发电机中，将电枢绕组内部的交流变为 电刷上的直流。 • 在直流电动机中，将电刷上的直流变为电枢绕 组内部的交流。
2011年12月7日
第24页
2011年12月7日
磁轭
• 磁场间磁通通路，所用材料要求有较好的导磁性能。
2011年12月7日 第14页
2011年12月7日
第15页
2011年12月7日
第16页
电刷装置
• 电刷装置是电枢电流的引出(或引入)装置，它由电刷、刷 握（刷盒）、刷架和调压弹簧组成。
2011年12月7日
第17页
2011年12月7日
第18页
2011年12月7日 第5页
二、直流电机的基本结构
2011年12月7日
第6页
2011年12月7日
第7页
2011年12月7日
第8页
2011年12月7日
第9页
2011年12月7日
第10页
2011年12月7日
第11页
2011年12月7日
第12页
二、直流电机的基本结构
2011年12月7日
第13页
2011年12月7日
第19页
机座
机座有两个作用： • 一是作为主磁路的一部分； • 二是作为电机的结构框架，起支撑作用。
2011年12月7日
第20页
转子部分
电枢铁心和电枢绕组
• 直流电机的电枢一般都在转子上，以便实现电枢电流的 换向。 • 电枢铁心既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组的支撑 部件；其作用是给主磁通提供低阻磁路和嵌放电枢绕组。 • 为减少电枢铁心内的涡流及磁滞损失，铁心一般用硅钢 片叠压夹紧而成。 • 电枢绕组是电流流通、产生感应电动势、产生电磁转矩 进行机电能量转换的部分。
定子部分
定子铁心和磁极 主磁极
• 主磁极的作用是建立主磁场 建立主磁场。 建立主磁场 • 为了减少电枢转动时由于齿、槽移动造成主极极靴表面 磁通密度变化所引起的损耗，使电枢表面的气隙磁密按 一定形状在空间分布。定子铁心通常用钢板冲片叠压紧 固而成。套装在各磁极上的励磁绕组既可串联、也可并 联，但连接时应使相邻的主磁极呈 、S交替排列 相邻的主磁极呈N、 交替排列 交替排列。 相邻的主磁极呈
2011年12月7日
第4页
直流电机的优缺点
• 优点 优点：(1)调速范围广，且易于平滑调节。(2)过载、起动、 制动转矩大。(3)易于控制，可靠性高。(4)调速时的能量 损耗较小。 • 在调速要求高的场所，如轧钢机、轮船推进器、电车、电 气铁道牵引，高炉送料、造纸、纺织拖动、吊车、挖掘机 械、卷扬机拖动等方面，直流电动机均得到广泛的应用， 直流发电机用作直流电动机、电解、电镀、电冶炼、充电 以及交流发电机的励磁等的直流电源。 • 主要缺点 主要缺点:(1)换向困难，它使直流电机的容量受到限制， 不能做得很大。目前极限容量也不过 万kW左右 极限容量也不过1万 左右。(2)由 极限容量也不过 左右 于有换向器，使它比交流电机费工费料，造价昂贵。运行 时换向器需要经常维修，寿命也较短。
第25页
2011年12月7日
第26页
2011年12月7日
第27页
三、直流电机的励磁方式
• 励磁绕组的供电方式称为励磁方式 励磁方式。直流电机分 励磁方式 成他励和自励二大类。 • 他励式 他励式直流电机的励磁绕组由其他电源 供电，励磁绕组与电枢绕组不相连接。 • 自励式 自励式直流电机的励磁绕组与电枢绕组 按一定的关系相连接。自励直流电机又可分为并 并 串励和复励等三种。 励、串励和复励
第33页
2011年12月7日
小结
• 旋转电机的结构有定子和转子两大部分，定子和 转子之间存在着空气隙。直流电机的定子主要用 来建立磁场并起机械支撑和防护的作用。转子是 电枢，用来感应电势，通过电流，起着机电能量 转换的作用。通过学习这一节的内容，应了解定、 转子各主要部分的功用和结构特点。 • 直流电机的性能随着励磁方式的不同而有很大差 异。按励磁方式可分为他励，并励，串励和复励 直流电机。对电机的额定值的含义，应有一个初 步的了解。
2011年12月7日
第32页
• (4) 额定转速nN 指额定状态下运行时转子的转速，以r ／min表示。 • (5) 额定励磁电压UfN (仅对他励电机)。 • (6)励磁方式：并励，串励，他励，复励。 • (7)定额：连续，短时，间歇三种定额工作方式。未标 注时，即为定额工作方式。 • (8)绕组温升或绝缘等级 • (9)电机的型号：开启式，防护式，封闭式，防爆式。 • (10)其他：制造厂家，出厂年月，出厂序号。
2011年12月7日 第34页
2011年12月7日 第29页
2011年12月7日
第30页Βιβλιοθήκη 四、直流电机的额定值与铭牌
额定值 是制造厂对各种电 气设备在指定工作 条件下运行时所规 定的一些量值。又 叫铭牌值。
2011年12月7日
第31页
• (1) 额定功率PN 指电机在铭牌规定的额定状态下运 行时，电机的输出功率，以kW表示。对电动机 对电动机，额 对电动机 定功率是指轴上输出的机械功率；对发电机 对发电机，是指 对发电机 线端输出的电功率，它等于额定电压和额定电流的 乘积。 • (2) 额定电压UN 指额定状态下电枢出线端的电压， 以V表示。中小型电动机 中小型电动机：110，220，440V；中小 中小型电动机 中小 型发电机：115，230，460V；大型电机 大型电机：800V左右。 型发电机 大型电机 • (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，电机的线电流，以A表示。
2011年12月7日
第28页
• 励磁绕组与电枢绕组并联的就是并励式 并励式。并励 并励式 时，励磁绕组上的电压就是电枢绕组的端电压。 • 励磁绕组与电枢绕组串联的就是串励式 串励式。串励 串励式 时励磁电流就是电枢电流，或是电枢电流的分 流。 • 具有复励方式 复励方式的直流电机，主极铁心上装有两 复励方式 个励磁绕组，一个是与电枢并联的并励绕组， 另一个是与电枢串联的串励绕组。