机车电机铁道机车课件

知识模块一直流电机知识点1直流电机结构及工作原理机车电机e7d195523061f1c031c703ae827a41d82d848b4543d3ea7289D8E8F86A53FC6163EC8A81A8A66F8C4722339FE4B4358C18D1CC4D5B5DBA40FE7B27962A37062774402BE64D77ED352C2DED658BBCE1924F7F5CA635EC059DDD75B425AB74741BE89B049FB33C280179CB353C47E136C5305ECE3B1F58DF5D7F651E99C4817240C7D8DA3EDCBBE309|铁道机车学院辽宁铁道职业技术学院精品资源共享课程1直流电机结构知识模块一知识点1直流电机结构及工作原理|铁道机车学院2直流电机名牌数据3直流电机工作原理4直流电机的磁场和电枢反应|铁道机车学院一、直流电机结构1.定子是直流电机的静止部分，其作用是产生磁场和作为电机的机械支撑。定子由机座、主磁极、换向极和电刷装置组成。2.转子直流电机转子又称作电枢，就是电机中旋转的部分。由转轴、电枢铁芯（转子）、电枢绕组（转子绕组）及换向器组成。知识模块一知识点1直流电机结构及工作原理知识点1直流电机结构及工作原理一、直流电机结构1.定子（1）机座和端盖机座由铸钢或厚钢板焊接而成。用来固定主磁极、换向极及端盖，借助底脚将电机固定于基础上、机座还是磁路的一部分。端盖主要起支撑作用，端盖固定于机座上，其上放置轴承，支撑直流电机的转轴，使直流电机能够旋转。|铁道机车学院知识点1直流电机结构及工作原理一、直流电机结构1.定子（2）主磁极主磁极是一个电磁铁，包括铁芯和励磁绕组两部分。主磁极分为极靴与极身两部分，其作用是建立主磁场。当励磁绕组中通入直流电流后，即产生励磁磁通，并在气隙中建立励磁磁场。|铁道机车学院主磁极知识点1直流电机结构及工作原理一、直流电机结构1.定子（3）换向极换向极又称附加极，它装在两个主极之间。用来改善直流电机换向。换向极也由磁极和绕组构成，|铁道机车学院换向极知识点1直流电机结构及工作原理一、直流电机结构1.定子（4）电刷装置电刷装置的作用是通过电刷与换向器表面的滑动接触把转动的电枢绕组与外电路相连。一般由电刷、刷握、刷杆及刷杆座等部分组成。|铁道机车学院知识点1直流电机结构及工作原理一、直流电机结构2.转子（1）转轴转轴作用是传递转矩，要求具有足够的机械强度，一般为合金钢锻压而成。|铁道机车学院转轴知识点1直流电机结构及工作原理一、直流电机结构2.转子（2）电枢铁心电枢有两个作用：一是固定电枢绕组，承受电磁力；二是作为磁路主要部分。|铁道机车学院知识点1直流电机结构及工作原理一、直流电机结构2.转子（3）电枢绕组电枢绕组的作用是产生感应电势，通过电流产生电磁转矩，实现机电能量的转换。电枢绕组是电机的核心部件，是电机的主要电路部分。|铁道机车学院知识点1直流电机结构及工作原理一、直流电机结构2.转子（4）换向器换向器作用是机械变流。换向器由许多换向片组成，换向片间用云母绝缘。换向器凸起的一端称为升高片，用以与电枢绕组端头相连，换向器下部做成燕尾型。在直流电动机中，它将外加的直流电流转换为绕组内的交流电流；在直流发电机中，它将绕组内的交流电动势转换为电刷端的直流电动势。|铁道机车学院|铁道机车学院二、直流电机的名牌数据1.直流电机的型号电机的铭牌上都标有电机的型号，直流电机的型号很多，各有不同的特点和使用范围。2.额定值根据国家标准要求设计和试验所得的一组反映电机性能的主要数据，称为电机的额定值。知识模块一知识点1直流电机结构及工作原理知识点1直流电机结构及工作原理二、直流电机的名牌数据1.直流电机的型号Z3-95：Z—直流电动机，

3—第3次改型设计，

9—机座号，

5—铁芯长度序号。|铁道机车学院直流电动机型号Z3—95

产品编号7001结构类型励磁方式他励功率30kW

励磁电压220V电压220V

工作方式连续电流160.5A

绝缘等级定子B级转子B级转速750r/min

质量685kg

标准编号JB1104—68

出厂日期年月知识点1直流电机结构及工作原理二、直流电机的名牌数据2.额定值（1）额定功率

额定功率指额定条件下电机所能提供的功率。对于发电机，额定功率是指出线端输出的额定电功率；对于电动机，额定功率是指转轴上输出的机械功率，单位为千瓦（kW）。（2）额定电压额定电压指电机安全工作时，电枢绕组允许输出的最高电压或外加电压，单位为伏（V）。（3）额定电流额定电流指电机按照规定的工作方式运行时，电枢绕组允许流过的最大安全电流，单位为安（A）。（4）额定转速额定转速指电机在额定电压额定电流和额定输出功率时电机的旋转速度，单位为转/分（r/min）。|铁道机车学院直流电动机型号Z3—95

产品编号7001结构类型励磁方式他励功率30kW

励磁电压220V电压220V

工作方式连续电流160.5A

绝缘等级定子B级转子B级转速750r/min

质量685kg

标准编号JB1104—68

出厂日期年月|铁道机车学院三、直流电机工作原理(1)直流发电机工作原理直流发电机是将机械能转换为直流电能的旋转电机。(2)直流电动机工作原理直流电动机是将电能转换为机械能的旋转电机。知识模块一知识点1直流电机结构及工作原理知识点1直流电机结构及工作原理三、直流电机工作原理1.直流发电机工作原理（1）当原动机驱动电机转子逆时针旋转时，线圈abcd将感应电动势。导体ab在N极下，a点高电位，b点低电位；导体cd在S极下，c点高电位，d点低电位；电刷A极性为正，电刷B极性为负。（2）当电枢转过90°时，线圈abcd转到N、S极之间的几何中心线上，此处的磁感应强度为零，故这一瞬间感应电动势为零。（3）当原动机驱动电机转子逆时针旋转180°后，导体ab在S极下，a点低电位，b点高电位；导体cd在N极下，c点低电位，d点高电位；电刷A极性仍为正，电刷B极性仍为负。|铁道机车学院知识点1直流电机结构及工作原理三、直流电机工作原理2.直流电动机工作原理（1）把电刷A、B接到直流电源上，其中电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中电流方向为＋→A→换向器→a→b→c→d→换向器→B→－。在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S极下导体cd受力方向从左向右。该对电磁力矩形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。（2）当电枢转过90°时，电刷不与换向片接触，此时线圈内没有电流流过，i=0，故电磁转矩T=0。由于机械惯性作用，电枢转过这一角度。电刷A、B又接到换向器上，线圈内又有电流流过。此时导体ab、cd电流改变方向，即为b→a和d→c。（3）当电枢旋转180°，原N极性下导体ab转到S极下，受力方向从左向右，原S极下导体cd转到N极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。在实际当中，为了获得持续的转矩，和发电机一样，在电枢上安装许多线圈组成电枢绕组。|铁道机车学院|铁道机车学院四、直流电机的磁场和电枢反应1.励磁方式直流电机的励磁方式是指直流电机的励磁绕组和电枢绕组之间的连接方式。2.直流电机空载磁场直流电机空载时，电枢电流为零，只有励磁绕组中存在电流，即空载时气隙磁场完全由励磁绕组的电流产生。3.直流电机负载时的气隙磁场和电枢反应当直流电机带上负载时，电枢绕组中有电流流过，电枢电流将产生电枢磁场，此时气隙磁场由为主极磁场和电枢磁场叠加形成。负载时，电枢磁场对主磁极的磁场影响称为电枢反应。知识模块一知识点1直流电机结构及工作原理知识点1直流电机结构及工作原理四、直流电机的磁场和电枢反应1.励磁方式按照励磁方式的不同，直流电动机可分为他励、并励、串励、复励电机。|铁道机车学院知识点1直流电机结构及工作原理四、直流电机的磁场和电枢反应1.励磁方式（1）他励电机励磁绕组和电枢绕组各自分开，励磁绕组由独立电源供电。磁电流If的大小只取决于励磁电源的电压和励磁回路的电阻，而与电机的电枢电压大小和负载无关。用永久磁铁作主磁极的电机可作为他励电机。（2）并励电机励磁绕组和电枢绕组相并联。励磁电流一般为额定电流的5%，要产生足够大的磁通，需要较多的匝数。所以并励绕组匝数多，导线较细。|铁道机车学院知识点1直流电机结构及工作原理四、直流电机的磁场和电枢反应1.励磁方式（3）串励电机励磁绕组和电枢绕组相串联。励磁电流与电枢电流相同，数值较大。励磁电流与电枢电流相同，数值较大。因此串励绕组匝数较少，导线较粗。（4）复励电机主磁极有两个励磁绕组，一个是串励，一个是并励。通常并励绕组起主要作用（70%以上），串励绕组仅起补偿作用。若串励绕组和并励绕组磁势方向相同，称为积复励；若串励绕组和并励绕组磁势方向相反，称为差复励。并励绕组，匝数多导线细；串励绕组，匝数少导线粗。|铁道机车学院四、直流电机的磁场和电枢反应知识点1直流电机结构及工作原理2.直流电机空载磁场Φ0主磁通，Φσ漏磁通（1）磁通分布情况主磁通气隙较小；漏磁通气隙较大，磁阻也较大，通常漏磁通的数量只有主磁通的2%～8%。（2）磁感应强度分布情况在气隙较小处，磁感应强度较大而在气隙较大处，磁感应强度较小。在两主磁极之间的几何中性线处，磁感应强度为零。（空间相对静止）

|铁道机车学院四、直流电机的磁场和电枢反应知识点1直流电机结构及工作原理3.直流电机负载时的气隙磁场和电枢反应Φ0主磁通，Φσ漏磁通（1）电枢磁场的分布磁感应强度曲线近似马鞍形。在极靴下，气隙变化小，呈线性变化，磁感应强度受气隙大小的影响小；而在两极之间，由于气隙较大，磁感应强度被大大削弱，所以才呈现马鞍形。

|铁道机车学院四、直流电机的磁场和电枢反应知识点1直流电机结构及工作原理3.直流电机负载时的气隙磁场和电枢反应Φ0主磁通，Φσ漏磁通（2）直流电机负载时的气隙磁场主磁极磁场和电枢磁场，二者在空间位置上相对静止，所以，利用叠加定理，可以将平顶波分布