第十六、十七章 直流电机的基本理论分析.ppt

直流电机是电机的主要类型之一。直流 电机自身有着显著的优点，但与交流电机相 比自身又有着缺点。近年来，与电力电子装 置结合而具有直流电机性能的电机不断涌 现，使直流电机有被取代的趋势。尽管如 此，直流电机仍有一定的理论意义和实用价 值! 第一节 直流电机的工作原理和基本结构 一、直流电机的工作原理 1、直流电机的构成 （如图16－1）表示一台直流电机。 固定部分（定子）：主磁极N和S； 旋转部分（转子）：电枢铁心；电刷、； 电枢绕组abcd(一个线圈)； 换向器。 定子与转子之间为气隙。 2、直流发电机的工作原理 3、直流电动机的工作原理 电动机：在直流电动机中，外加电压并非直接加于线圈，而是通过电刷、和换向器再加到线圈上的。所以，导体中的电流将随其所处磁极极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向始终保持不变。 3、电枢铁心 5、换向器 三、 励磁方式  四 、直流电机的额定值 直流电机的额定值有： （1）额定功率（额定容量）PN：指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输出功率，以kW表示。 对电动机，额定功率是指输出的机械功率；P1=UNIN, , PN=P1 对发电机，额定功率是指输出的电功率。PN=UNIN 第二节 直流电枢绕组 一、有关名词术语 1、磁极轴线：磁极中间的一条轴线（直轴）。 2、几何中心线：相邻两个主磁极之间的几何分界线。（交轴） 3、物理中性线：气隙磁场为0，空载时它与几何中心线重合，有了电枢反应时，它会偏离几何中性线。 4、极距：相邻两个主磁极沿电枢圆周表面的距离。 5、元件（线圈):两端分别与两个换向片相连的线圈。 6、元件节距：第一节距y1，第二节距y2，合成节距y 二、直流绕组的规律 1、所有元件串联成闭合回路，支路成对出现，电刷是支路电流（电势）的并联点。 2、电机旋转时组成支路的元件不断变换，但支路电流、电势不变。 3、均为双层绕组，元件数=槽数=换向片数 4、电刷放置原则：应令被电刷短路的元件感应电势为零，即短路处在几何中性线上的元件。 5、电刷两端电势称电枢电势记为Ea=支路电势 电刷两端电流称电枢电流记为Ia=各支路电流之和 6、每元件每经过电刷一次要换向一次。 第三节 直流电机的磁场和电枢反应 一 、空载时直流电机的磁场(图形) 二 、负载时的电枢磁动势和电枢反应（了解） 第四节 直流电机的感应电动势和电磁转矩 一、电枢绕组的感应电动势 设气隙磁场的分布（如图16－21）所示，由于Ea=支路电势，设电枢绕组的总导体数为N，并联支路数为2a， 电枢绕组的电动势应为一条支路各串联导体的电势的代数和，则 令 为平均气隙磁密，则上式改写为 二 、直流电机的电磁转矩 设每根导体的平均电磁转矩为 整个电枢上的电磁转矩 为 第五节 直流电机的基本方程 一、电压平衡方程式 基本方程 二、转矩平衡方程式 三、功率平衡方程式 一、电压方程 1 、 他励直流电机 他励时，励磁电流由其他电源单独供电，故 。 直流电机的稳态电路图（发电机，电动机） 发电机： 则有 ； 电动机： 则有 ； 2、并励直流电机 其电枢回路的电压方程与他励时相同，但有激磁电压为电枢端电压，即 发电机： 电动机： 二、转矩方程