电机及应用 第2版

湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用模块3直流电机学习情境9：直流电机的选用湖南水利水电职业技术学院电力工程系湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用电机及应用第2版•书名：电机及应用第2版•书号：978-7-111-49446-1•作者：李付亮阮湘梅主编•出版社：机械工业出版社湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用9.2.1直流电机的原理与结构9.2.1.1、直流电机的主要结构主磁极：产生恒定气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成换向磁极：改善换向。电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换定子转子电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用1—风扇；2—机座；3—电枢；4—主磁极；5—刷架；6—换向器；7—接线板；8—出线盒；9—换向极；10—端盖湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用二、直流电机的工作原理1、直流发电机工作原理时0t湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用时180t二、直流电机的工作原理1、直流发电机工作原理湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用二、直流电机的工作原理1、直流发电机工作原理时360t湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用一个线圈产生的电势波形如上图，是脉动直流，不能做直流电源使用。实际直流发电机是由很多元件和相同个数的换向片组成电枢绕组，可以很大程度减少脉动幅值，可以看做是稳恒电流电源，如上图。经验表明：一对磁极范围内电枢绕组匝数不低于8匝即可得到近似恒稳直流电压。湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用2、直流电动机的工作原理时0t湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用时180t2、直流电动机的工作原理湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用时360t2、直流电动机的工作原理湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用从工作原理分析可知：无论是发电机还是电动机，其绕组内的感应电动势和电枢电流都是交流，而正、负电刷的极性却是固定的.重要结论湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用9.2.1.3、直流电机铭牌额定条件下电机所能提供的功率NP额定功率指电刷间输出的额定电功率发电机指轴上输出的机械功率电动机发电机：是指输出额定电压；电动机：是指输入额定电压。在额定工况下，电机出线端的平均电压NU额定电压在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流NI额定电流在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时对应的转速.Nn额定转速NNNNIUPNNNIUP（直流电动机）（直流发电机）湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定状态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大于额定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。直流电机的运行状态湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用9.2.2.1、电枢绕组常用术语9.2.2直流电机的电枢绕组元件：元件的首末端：叠绕组：波绕组：第一节距：1y整数pZyi21第二节距：2y合成节距：y21yyy单叠绕组21yyy单波绕组换向节距：ky湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用1、实槽与虚槽湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用二.单叠绕组单叠绕组的特点是相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向节距均为1,即：。1kyy湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用根据单叠绕组的展开图可以得到绕组的并联支路电路图:单叠绕组的的特点：1）主磁极数与支路数相同。2）电刷数等于主磁极数，电刷间电动势等于并联支路电动势。3）电枢电流等于各支路电流之和。湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用三、单波绕组单波绕组的特点是合成节距与换向节距相等。两个串联元件放在同极磁极下，空间位置相距约两个极距；沿圆周向一个方向绕一周后，其末尾所连的换向片落在与起始的换向片相邻的位置。湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用单波绕组的并联支路图:单波绕组的特点1）支路对数为1，与磁极对数无关；2）当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线，支路电动势最大；3）电刷数等于磁极数；4）电枢电动势等于支路感应电动势；5）电枢电流等于两条支路电流之和。湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用9.2.2.5、主磁极和电刷的放法两种绕组的主磁极的放法相同，即对称均匀放置。电刷的放置原则也相同，即电刷的中心与主磁极的轴线重合。湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用9.2.3.1、直流电机的空载磁场9.2.3直流电机的磁场及电枢反应%)20~%15(主、漏磁通有四个差别湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用几何中性线极靴极身（a）气隙形状湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用9.2.3.2、直流电机负载时的电枢磁场右图为电刷放在几何中性线的两极直流电机的电枢磁场分布情况。电枢磁动势为交轴磁动势。湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用电枢磁动势在气隙圆周空间分布呈三角波。电枢磁动势产生的气隙磁通密度为对称的马鞍型，如图中所示。axBaxF湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用9.2.3.3、直流电机的电枢反应电枢磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应。1、当电刷在几何中性线上时：电枢反应结果如图（a）所示。湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用xB0axBxB主磁场的磁通密度分布曲线电枢磁场磁通密度分布曲线两条曲线逐点叠加后得到负载时气隙磁场的磁通密度分布曲线湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用电刷在几何中性线时的电枢反应的特点：2)、对主磁场起去磁作用（交轴去磁点数反应）1)、使气隙磁场发生畸变湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用2、当电刷不在几何中性线上时adFaqF电枢磁动势可以分解为两个垂直分量：交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势。电刷顺转向偏移电刷逆转向偏移发电机交轴和直轴去磁交轴和直轴助磁电动机交轴和直轴助磁交轴和直轴去磁湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用9.2.4.1、直流电机的电枢电动势9.2.4直流电机的感应电动势与电磁转矩产生:电枢旋转时,主磁场在电枢绕组中感应的电动势。大小:60aepNEΦnCΦna性质:发电机——电源电势(与电枢电流同方向);电动机——反电势(与电枢电流反方向).)(电动势常数为电机的结构常数其中apNCe60湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用9.2.4.2、直流电机的电磁转矩产生:电枢绕组电流在磁场内受电磁力，该力对转轴形成了电磁转矩。性质:发电机——制动(与转速方向相反)；电动机——驱动(与转速方向相同)。为电机转矩常数，有其中πapNCT2eTCC9.55aTaMICIapNTΦΦ2大小湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用9.2.5直流电机的选用9.2.5直流电动机的选用•直流电动机的选择要从负载的要求出发，考虑工作条件、负载性质、生产工艺、供电情况等，可按照以下原则进行选用：湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用9.2.5.1、机械特性•机械特性是指负载转矩与转速之间的函数关系n=f(TL)，亦称其为负载转矩特性；电动机的启动转矩、最大转矩、牵入转矩等性能均应满足工作机械的要求。湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用•9.2.5.2、转速•电动机的转速要满足工作机械要求，其最高转速、转速变化率、稳速、调速、变速等性能均能适应工作机械运行要求。•9.2.5.3、运行经济性•为避免出现“大马拉小车”现象，在满足工作机械运行要求的前提下，尽可能选用结构简单、运行可靠、造价低廉的电动机。湖南水利水电职业技术学院学习情境9：直流电机的选用