电机控制与调速技术第一章

第1章直流电机第1章直流电机素质目标：了解直流电机的基本结构，掌握直流电机的工作原理。理解直流电动机的机械特性，掌握直流电动机起动、制动和调速的方法和特点。能进行直流电动机的拆装和接线，能正确运用直流电动机的起动、制动和调速方法第1章直流电机1.1直流电动机的工作原理和结构1.1.1直流发电机工作原理

由图说明发电机主磁极，电枢、换相片、电刷的作用和相对位置和工作过程。当电枢旋转时，电枢切割磁力线而产生感应电动势，每条边上的感应电动势大小为：

e=Blv式中：B—导体所在处的磁密，单位：韦伯/米2l—导体ab或cd的长度，单位：米（m）v—导体ab或cd与磁密B之间的相对线速度，单位：(m)/s。图1-1直流发电机的物理模型第1章直流电机感应电动势的方向,可由右手定则确定.在图1-1所示的瞬间,电枢线圈中,导体ab、cd的感应电动势的方向分别由b指向a和由d指向c．这时电刷Ａ呈高电位，电刷Ｂ呈低电位．当电枢逆时针方向转过180°时，电枢线圈导体cd位于Ｎ极下，ab位于Ｓ极下，各导体中电动势都分别改变了方向，即导体ab、cd的感应电动势方向分别为a指向b和c指向d。但是，由于换向片是随线圈一起旋转的，电刷是固定不动的，本来与电刷Ｂ所接触的那个换向片，在电枢旋转了180°以后，却与电刷Ａ接触了，本来与电刷Ａ接触的换向片和电刷Ｂ接触了。显然这时电刷Ａ仍呈高电位，电刷Ｂ仍呈低电位。由以上分析可知，电刷Ａ接触的总是位于Ｎ极下的导体，电刷Ｂ接触的总是位于Ｓ极下的导体。电刷Ａ总是呈高电位（正极性），电刷Ｂ总是呈低电位（负极性）。1.1直流电动机的工作原理和结构第1章直流电机1.1直流电动机的工作原理和结构

这样在电刷Ａ、Ｂ间可获得直流电动势。实际的直流发电机电枢上不止一个线圈，而是根据需要有许多线圈分布在电枢铁芯上，相应地有许多换向片和线圈相连，这些线圈按一定规律连接起来构成电枢绕组。结论：电枢绕组中的感应电动势是交变的，经过换向器的机械整流，变成电刷两端输出的直流电动势。所以，换向器在直流发电机中的作用是把电枢绕组中的交流电动势变换为电刷的直流电动势。第1章直流电机1.1直流电动机的工作原理和结构1.1.1直流电动机工作原理图1-2是一个直流电动机的物理模型与发电机物理模型不同的是:①线圈不由原动机拖动;②电刷A、B接到直流电源上。当电刷A、B接上直流电源后，直流电流便通过电刷、换向片流过线圈。图1-2直流电动机的物理模型第1章直流电机1.1直流电动机的工作原理和结构由电磁力定律可知，载流导体上所受的磁力f为

f=Bｌi牛顿（N）

式中。i---导体ab、cd中的电流，单位A。导体的受力方向可由左手定则确定。对直流电动机而言，在电刷A，B间加的是直流电源，而电枢线圈里的电流方向是交变的，但产生的电磁转矩却是单方向的，这也是由于有换向器的缘故。在这里换向器的作用是，把外加的直流电流变为电枢线圈里的交变电流，从而产生恒定方向转动的电磁转矩。第1章直流电机1.1.3直流电机的基本结构见图：1.1直流电动机的工作原理和结构第1章直流电机1、定子定子包括主磁极，换向极、机座，端盖和电刷装置等。1）主磁极产生主磁极磁通。包括铁心和绕组。铁心用1~1.5mm的低碳钢叠压而成，安装如图。1.1直流电动机的工作原理和结构第1章直流电机2）换相极容量在1kw以上的直流电机，在相邻两主磁极之间要装上换向极，又叫附加极，其作用是为了改善直流电机的换向。对换向性能要求较高的电机，其铁心和主磁极铁心一样，也采用1~1.5mm厚的钢片叠压而成。换向极绕组套在换向极铁芯上。由于换向极绕组与电枢绕组串联，故其上流过的电流较大，固此，换向极绕组的导线截面积较大，匝数较少。换向极的数目一般与主磁极的数目相等。1.1直流电动机的工作原理和结构第1章直流电机3）机座作用有两个：一是机座的主体作为直流电机磁路的一部分，这部分称为磁轭。二是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借底座把电机固定在基础上。为保证机座有良好的导磁性能和足够的机械强度，所以机座一般用铸钢铸造或用厚钢板焊接而成。4）

电刷装置电刷装置的作用是可以把电机转动部分的电流引到静止的电路，或者反过来把静止电路里的电流引入到旋转的电路里。1.1直流电动机的工作原理和结构第1章直流电机2、转子如图：作用：在主磁场的作用下，感应出电动势和电流，并产生电磁转矩，从而实现机电能量的转换。直流电机的转子包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、风扇、转轴等。1.1直流电动机的工作原理和结构第1章直流电机电枢铁芯是直流电机主磁路的一部分。图为电枢铁芯冲片。当电枢旋转时，铁芯处在定子磁场中的位置发生变化，故铁芯中的磁通方向发生改变，为交变磁场。该交变磁场会在电枢铁芯中产生涡流和磁滞损耗，所以电枢铁芯通常用0.5mm或0.35mm厚的硅钢片叠装而成，以减少涡流和磁滞损耗。2）电枢绕组电枢绕组的作用是在定子磁场作用下，以感应电动势和通过电流产生电磁转矩。1.1直流电动机的工作原理和结构第1章直流电机3）换向器换向器的作用：对发电机来说，是将电枢组中感应的交流电动势变换成电刷间的直流电动势；而对电动机来