电机拖动技术基础第三章.ppt

1．定子部分 （1）机座 机座既可以固定主磁极、换向极、端盖等，又是电机磁路的一部分（称为磁轭）。机座一般用铸钢或厚钢板焊接而成，具有良好的导磁性能和机械强度。 （2）主磁极 主磁极的作用是产生气隙磁场，由主磁极铁心和主磁极绕组（励磁绕组）构成，如图1.2所示。主磁极铁心一般由1.0mm～1.5mm厚的低碳钢板冲片叠压而成，包括极身和极靴两部分。极靴做成圆弧形，以使磁极下气隙磁通较均匀。极身上面套有励磁绕组，绕组中通入直流电流。整个磁极用螺钉固定在机座上。 （3）换向极 换向极用来改善换向，由铁心和套在铁心上的绕组构成，如图1.3所示。换向极铁心一般用整块钢制成，如换向要求较高，则用1.0mm～1.5mm厚的钢板叠压而成，其绕组中流过的是电枢电流。换向极装在相邻两主极之间，用螺钉固定在机座上。 （4）电刷装置 电刷与换向器配合可以把转动的电枢绕组电路和外电路连接并把电枢绕组中的交流量转变成电刷端的直流量。电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫构成，如图1.4所示。电刷组的个数，一般等于主磁极的个数。 2．转子部分 （1）电枢铁心 电枢铁心是电机磁路的一部分，其外圆周开槽，用来嵌放电枢绕组。电枢铁心一般用0.5mm厚、两边涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠压而成，如图1.5所示。电枢铁心固定在转轴或转子支架上。铁心较长时，为加强冷却，可把电枢铁心沿轴向分成数段，段与段之间留有通风孔。 （2）电枢绕组 电枢绕组是直流电机的主要组成部分，其作用是感应电动势、通过电枢电流，它是电机实现机电能量转换的关键。通常用绝缘导线绕成的线圈（或称元件），按一定规律连接而成。 （3）换向器 换向器是由多个紧压在一起的梯形铜片构成的一个圆筒，片与片之间用一层薄云母绝缘，电枢绕组各元件的始端和末端与换向片按一定规律连接，如图1.6所示。换向器与转轴固定在一起。 1. 直流发电机的工作原理 图1.7为直流发电机的简化模型。图中N, S为固定不动的定子磁极，abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的转子线圈，线圈的首端a，末端d连接到两个相互绝缘并可随线圈一同转动的导电换向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷实现的。 原动机拖动转子旋转 直流发电机的工作原理 导体中感应电动势的方向可用右手定则确定。在逆时针旋转情况下，如图1.7（a）所示，导体ab在N极下，可知导体ab中电动势的方向由b指向a，导体cd中电动势的方向由d指向c，在一个串联回路中相互叠加的，形成电刷A为电源正，电刷B为电源负极。当线圈旋转180°，如图1.7（b），导体ab在S极下，导体cd与导体ab交换位置，但电刷的正负极性不变，此时虽然导体中的感应电动势方向已改变，但由于原来与电刷A接触的换向片已经与电刷B接触，而与电刷B接触的换向片同时换到与电刷A接触，因此电刷A的极性仍为正，电刷B的极性仍为负。 从图1.7中可看出，导体ab和cd中感应电动势方向是交变的，而和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的导体总是在S极下，因此电刷A的极性总为正，而电刷B的极性总为负，在电刷两端可获得直流电动势输出。 感应电动势的方向由两个因素决定；1，导体的运动方向，2，气隙磁场的极性。改变其中之一就可以改变感应电动势的方向。 2.直流电动机的工作原理 若把电刷A, B接到一直流电源上，电刷A接电源的正极，电刷B接电源的负极，此时在电枢线圈中将有电流流过。如图1.8（a）所示为直流电动机的简化模型。 直流电动机 位于N极下线圈ab边和位于S极下线圈的cd边通以直流电流i，根据安培电磁力定律 －电动机原理可知，导体中产生电磁力F的大小应为； F＝Bx l i （1-2） 若B、i在空间相互垂直，则F的大小等于三者的乘积，方向由左手定则确定。式中Bx为导体所在处的磁通密度，单位为Wb／m.m；L为导体ab或cd的有效长度，单位为m；i为导体中流过的电流，单位为A；F为电磁力，单位为N。 在图1.8（a）的情况下，位于N极下的导体ab受力方向为从右向左，而位于S极下的导体cd受力方向为从左向右。该电磁力与转子半径之积即为电磁转矩，该转矩的方向为逆时针。当电磁转矩大于阻转矩时，线圈按逆时针方向旋转。当电枢旋转到图1.8（b）所示位置时，原位于S极下的导体cd转到