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1、直流电机 D.C. Machines 电气工程学院韩力 电机学 第三章 2009 电机学 Electric Machinery 2 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 本章内容 3.1直流电机的工作原理和基本结构 3.2直流电枢绕组（ 难点 ） 3.3空载和负载时直流电机的磁场（ 难点 重点 ） 3.4直流电机的感应电动势和电磁转矩（ 重点 ） 3.5直流电机的基本方程（ 重点 ） 3.6直流发电机的运行特性（ 重点 ） 3.7直流电动机的运行特性（ 重点 ） 3.8直流电动机的起动、调速和制动 电机学 Electric Machinery
2、 3 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 3.1 直流电机的工作 原理和基本结构 1. 直流电机的用途 (320”) 2. 直流电机的基本结构 (1510”) 3. 直流电机的工作原理 4. 直流电机的励磁方式 5. 直流电机的额定值 电机学 Electric Machinery 4 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 直流电机的优缺点 优点 调速范围宽广、平滑、经济； 过载、起动、制动转矩大。 缺点 结构复杂、成本高； 可靠性较差。 电机学 Electric Machinery 5 电
3、机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 直流电机的基本结构 电机学 Electric Machinery 6 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 直流电机的基本结构 风扇 机座 电枢 铁心和绕组 主磁极 电刷 换向器 接线板 接线盒 励磁绕组 端盖 电机学 Electric Machinery 7 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 更多的直流电机 电机学 Electric Machinery 8 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气
4、工程学院 韩力， ， 023-65111229 励磁绕组、换向器、电刷 电机学 Electric Machinery 9 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 直流电机的工作原理 直流 发电机 的原理示意图 直流 电动机 的原理示意图 D.C. Generator & Motor 电机学 Electric Machinery 10 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 要点小结 单个线圈中，电动势是 交变 的； 通过换向器与电刷的配合，可以将交流电 通过机械“整流”的作用，转换成脉动的 直流
5、电 ； 为了 减小脉动 影响，实际的电枢绕组由多 个线圈串联构成。 电机学 Electric Machinery 11 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 励磁方式 If U Ea I + - Ia U Ea,Ia I + - Uf If + - I f Ea I + - Ia U Ia Ea I=If + - U 并励 串励 复励 他励 自励 Ia=I Ia=I+If Ia=I=If Ia=I+If 电枢： Armature 磁场： Field U=Uf 电机学 Electric Machinery 12 电机学教案， 2009 by 重
6、庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 直流电机的额定值 额定功率 PN（ W， kW） 额定电压 UN（ V， kV） 额定电流 IN （ A， kA） 额定转速 nN （ r/min） 额定励磁电压 UfN（ V， kV） 额定状态下电机的 输出 功率 发电机： PN=UNIN（电功率） 电动机： PN=UNINN（机械功率） 额定效率 N 额定转矩 TN 电机学 Electric Machinery 13 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 3.2 直流电枢绕组 电枢绕组的作用 电枢绕组的构成原则 直流电枢绕组的分类
7、 直流电枢绕组的几个基本概念 单叠绕组 电机学 Electric Machinery 14 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 电枢绕组 Armature Winding 作用 旋转电机实现机电能量转换的枢纽。 构成原则 在一定的导体数下，能够产生尽可能大的感 应电动势，承担足够大的电流、电磁转矩和 电磁功率； 在承担一定的电流、电磁转矩和电磁功率情 况下，导体数尽可能少； 结构简单，运行可靠，便于维护、检修。 电机学 Electric Machinery 15 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-651
8、11229 直流电枢绕组的分类 单叠绕组 复叠绕组 单波绕组 复波绕组 蛙绕组 波绕组 叠绕组 混合绕组 电枢绕组元件 电机学 Electric Machinery 16 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 每个元件有两个元件边，分别放置在两个不同的槽中；如果 每槽只有上下两个元件边，那么： S Q（槽数）。 虚槽：如果每槽分别有 u个上元件边和 u个下元件边，那么一 个“实槽”就相当于 u个“虚槽”。用 Qu来表示“虚槽数”。 电枢绕组的基本概念 元件：两端分别与两个换向片连接的单匝线圈或多匝线圈。 每个元件与两个换向片相连，每个换向片接
9、两个元件，因此： S（元件数） K（换向片数） Qu uQ S K Qu 叠绕组元件 波绕组元件 电机学 Electric Machinery 17 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 电枢绕组的基本概念 -续 p Qy u 21 第一节距： y1 p Q u 2 极距： N S y1 111 yyy ；长距：；短距：整距： N S N S 二上，一下第二节距： 2y y2 y2 y合成节距： 21 yyy 叠： y 21 yyy 波： y 换向器节距： yc y c = y yc y c 电机学 Electric Machinery 18
10、 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 单叠绕组 1 2 3 4 更多 3 40 4 16 2 16 1,42 1 12 1 yyy p Q y QKS up yy u u c 电机学 Electric Machinery 19 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 单叠绕组（左行） 1 2 3 4 5 40 4 16 2 16 1,42 1 12 1 yyy p Q y QKS up yy u u c 电机学 Electric Machinery 20 电机学教案， 2009 by 重庆大
11、学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 单叠绕组的旋转 电机学 Electric Machinery 21 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 单叠绕组的支路 电机学 Electric Machinery 22 电机学教案， 2009 by 重庆大学电气工程学院 韩力， ， 023-65111229 结论 电刷将闭合的电枢绕组分为若干条并联支路； 当电枢绕组旋转时，每条支路的电动势不变； 单叠绕组的并联支路数等于磁极数，也等于电 刷的组数。 2a= 2p ； 为了使正负电刷间引出的电动势最大，电刷应 该放在不同支路的交接处，与电动势为零的元 件接触； 当元件端接线对称时，电刷的轴线正好位于主 极中心线下。
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