教案直流电动机结构原理运行特性课件

1、教案直流电动机结构原理运行特性教案直流电动机结构原理运行特性1 1、机械设备的控制系统按系统的组成原理分为？机械设备的控制系统按系统的组成原理分为？2 2、电动机可分为哪两大类？直流电机由哪两部分组电动机可分为哪两大类？直流电机由哪两部分组成？各自又包括哪些部分？成？各自又包括哪些部分？3 3、直流电机的工作原理？电刷和换向器的作用？直流电机的工作原理？电刷和换向器的作用？4 4、电磁转矩的公式？反电动势的公式？电磁转矩的公式？反电动势的公式？教案直流电动机结构原理运行特性教案直流电动机结构原理运行特性定子（静止部分）定子（静止部分）教案直流电动机结构原理运行特性转子（转动部分、电枢）转子（转

2、动部分、电枢）教案直流电动机结构原理运行特性 根据根据左手定则左手定则，当保持，当保持同一极性下导体电流方向不同一极性下导体电流方向不变，则导体所受电磁力的方变，则导体所受电磁力的方向是同一方向不变向是同一方向不变, ,从而圆周从而圆周导体电磁力对转轴所形成的导体电磁力对转轴所形成的电磁转矩方向是一恒定方向电磁转矩方向是一恒定方向的电磁转矩。的电磁转矩。电磁极的产生电磁极的产生及及极性极性、磁场方向。磁场方向。 liBfxffRNS教案直流电动机结构原理运行特性 在磁场作用下，在磁场作用下，N极性下导体极性下导体ab（红色）（红色）电流由电流由a到到b，受力方向，受力方向从右向左，从右向左，S

3、 极下导体极下导体cd（绿色）电流方向由（绿色）电流方向由c到期到期d，受力方向从左，受力方向从左向右。该电磁力形成逆向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方时，电机转子逆时针方向旋转。转到向旋转。转到90度时，度时，导体无电流、磁场力为导体无电流、磁场力为零，转矩恒为零。零，转矩恒为零。 把电刷把电刷A A、B B接到直流电源上，电刷接到直流电源上，电刷A A接正极，电刷接正极，电刷B B接负极。此时电枢线圈中将有电流流过。如右图。接负极。此时电枢线圈中将有电流流过。如右图。教案直流电动机结构原理运行特性原理原理

4、3原理原理2原理原理1 当电枢旋转到右图当电枢旋转到右图所示位置时，原所示位置时，原NN极性极性下导体下导体abab（红色）转（红色）转到到S S极下，电流方向由极下，电流方向由b b到到a a（与原来相反），（与原来相反），受力方向从左向右，原受力方向从左向右，原S S 极下导体极下导体cdcd（绿色）（绿色）转到转到NN极下，电流方向极下，电流方向由由d d到到c c（与原方向相（与原方向相反），受力方向从右向反），受力方向从右向左。该电磁力形成逆时左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时磁转矩作用下继续逆时针

5、方向旋转。针方向旋转。教案直流电动机结构原理运行特性电磁转矩电磁转矩aTaIKIapNTFFp2 电枢绕组中有电枢电流流过时电枢绕组中有电枢电流流过时, ,在磁场内受电磁力的在磁场内受电磁力的作用，该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。作用，该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。大小：大小：I Ia a 电枢电流电枢电流 磁通（磁通（WbWb）K KT T 转矩结构常数转矩结构常数性质性质: :电动机电动机 起驱动作用起驱动作用( (与转速方向相同与转速方向相同) )； 发电机发电机 起制动作用起制动作用( (与转速方向相反与转速方向相反) )。 教案直流电动机结构原理运行特性感应电动势感应电动势

6、 电枢旋转时电枢旋转时,电枢绕组与磁场的相对运动产生感应电电枢绕组与磁场的相对运动产生感应电势，运动的电枢绕组在主磁场中感应的电动势简称电势，运动的电枢绕组在主磁场中感应的电动势简称电枢电动势。枢电动势。右手定则右手定则判断感应电势方向（前面图）。判断感应电势方向（前面图）。大小大小: :nKnapNEEaFF60性质性质: : 发电机发电机 起电源电势作用起电源电势作用( (与电枢电流同方向与电枢电流同方向),), 电动机电动机 起反电势作用起反电势作用( (与电枢电流反方向与电枢电流反方向).).n n 电机转速电机转速 磁通（磁通（WbWb）K KE E 电势结构常数电势结构常数教案直流

7、电动机结构原理运行特性apNp2TKpNTKap2apN60KEpNa60KETKap2a60KETK 9.55 KE转矩结构常数与电势结构常数的关系转矩结构常数与电势结构常数的关系教案直流电动机结构原理运行特性 根据电动机左手定则，要改变通电导体电磁力的方向，根据电动机左手定则，要改变通电导体电磁力的方向，只要将只要将磁场的方向磁场的方向或将或将导体电流的方向导体电流的方向改变即可。改变即可。KM 2KM 2KM1KM1U+_+_UfKM 2KM 2KM1KM1Uf+_+_U教案直流电动机结构原理运行特性 可逆运行：可逆运行：一台直流电机既可做发电机，也可做电动机，一台直流电机既可做发电机，

8、也可做电动机，当有外力拖动电枢导体运动，导体与磁场有相对运动产生当有外力拖动电枢导体运动，导体与磁场有相对运动产生感应电势向外供电，是感应电势向外供电，是发电机发电机。当外电源向电枢导体供给。当外电源向电枢导体供给电流，通电导体在电磁力作用下而运动，是电流，通电导体在电磁力作用下而运动，是电动机电动机。aRaIUaEfUfI 励磁方式：励磁方式： 他励：他励：教案直流电动机结构原理运行特性fIaRaIUaEfI 并励：并励： 串励：串励： 复励：复励：fIaRUaEUaEfIaIUaEIaRaIUaEfII教案直流电动机结构原理运行特性UEaaaasaaRIEURIEU2 电动机：电动机：ff

9、fRUI 励磁回路方程：励磁回路方程：fIFaRaIUaEfUfI002TTTTTLLTT 2 T2输出转矩输出转矩 TL负载转矩负载转矩 输出转矩平衡负载转矩输出转矩平衡负载转矩 T0空载转矩空载转矩教案直流电动机结构原理运行特性aaaaaRIIEUI2cuaePPP102TTT02TTT02PPPe 输入功率平衡于电磁功输入功率平衡于电磁功率与铜耗率与铜耗电磁功率平衡于空载功率与输出功率：电磁功率平衡于空载功率与输出功率：FFTnIaPNnIaPNIEPaaaaepp226060602 np教案直流电动机结构原理运行特性 效率效率pPp21 总损耗总损耗sFemcuascuappppppp

10、p0PcufPcuaP0=Pm+PFeP1=UIaPe=EaIa=TP2=T2 能量流程图能量流程图教案直流电动机结构原理运行特性U=UN=常数常数 If=IfN n、T、=f（P2），因实际中，），因实际中，P2难测到，而难测到，而Ia容易测到，所以变为容易测到，所以变为f（Ia）。）。aEaEEaIKRKUKEnFFF)(aIfn )(aIfTaTaIKIapNTFFp2教案直流电动机结构原理运行特性 可变损耗可变损耗Pcua=不变损耗不变损耗PCUf时效率最高时效率最高 直流电动机的效率约在直流电动机的效率约在0.75-0.94之间之间教案直流电动机结构原理运行特性1. 直流电动机直流电

11、动机 是将直流电能转换为机械能。是将直流电能转换为机械能。2. 直流电机是由定子和转子（电枢）两大部分组成，定直流电机是由定子和转子（电枢）两大部分组成，定子部分主要用于产生磁场和作为电机的机械支撑，转子部分主要用于产生磁场和作为电机的机械支撑，转子主要用于产生电磁转矩以拖动机械负载。子主要用于产生电磁转矩以拖动机械负载。3. 直流电动机是通过电磁感应的作用产生电磁转矩，电直流电动机是通过电磁感应的作用产生电磁转矩，电机转动后，运动的电枢导体切割磁力线产生感应反电机转动后，运动的电枢导体切割磁力线产生感应反电动势，对电动机来说，感应电势是电机吸收电功率实动势，对电动机来说，感应电势是电机吸收电

12、功率实现能量转换的必要条件。现能量转换的必要条件。4. 其原理是其原理是依靠换向器与电刷的作用把输入的直流电能依靠换向器与电刷的作用把输入的直流电能转换为电枢绕组（线圈）内的交变电能，使处在同一转换为电枢绕组（线圈）内的交变电能，使处在同一磁极下电枢导体内电流方向不变，通过电磁感应产生磁极下电枢导体内电流方向不变，通过电磁感应产生方向恒定的电磁转矩。方向恒定的电磁转矩。复习：直流电动机何以能转动，如何改变其转动方向。复习：直流电动机何以能转动，如何改变其转动方向。教案直流电动机结构原理运行特性U=常数常数 If=常数常数 Ra=常数常数 n=f（T）U=UN If=IfN 外加电阻外加电阻R=

13、0=0时时 n=f（T）nnTnTKKRaKUNnTEEFFN002bN0 n0nNnnTNT0Tn定义，固有、人为特性定义，固有、人为特性定义、公式、图形、特点定义、公式、图形、特点教案直流电动机结构原理运行特性 特点特点NENKUnnF0NNnnnn0为理想空载转速。为理想空载转速。为额定转速。为额定转速。为额定转速降。为额定转速降。2NTENaNKKTRnF2NTEaNKKRFbRa很小，很小，小。小。教案直流电动机结构原理运行特性固有机械特性是反映电动机本身能力的重要特性。固有机械特性是反映电动机本身能力的重要特性。U=UN If=IfN 电枢回路串联电阻电枢回路串联电阻R时时 =f（

14、T）KRTKRKUnNTEaNEN2FF 特点特点SaRR 0nnaRT21sSaRRRNT定义、公式、图形、特点定义、公式、图形、特点教案直流电动机结构原理运行特性 改变（降低）电枢电压改变（降低）电枢电压（U）时的人为机械特性时的人为机械特性改变电枢电压改变电枢电压U的人为特性：的人为特性：aRR fNfII 特点特点 U 不同，曲线是一组平行线不同，曲线是一组平行线。NTEaNETKKRKUn2FF n0 随随 U 变化变化。 负载转矩保持不变，负载转矩保持不变，U 时，时，n。注：注：U只能从只能从UN往下调，往下调，转速只能从基速往下调。转速只能从基速往下调。T0nNU1UNUUU1201n2U02nNTn教案直流电动机结构原理运行特性 减小励磁磁通减小励磁磁通（）时的人为机械特性时的人为机械特性TEaENTKKRKUn2FF 特点特点 理想空载转速理想空载转