《电机学》课程教学课件（讲稿，电机与拖动）第二章 直流电机工作原理

附录一直流电动机 1.直流电机的构造 2.直流电机的基本工作原理 3.直流电动机的机械特性 4.并励电动机的起动与反转 5.并励（他励）电动机的调速 总目录章目录返回上一页下一页

总目录 章目录 返回 上一页 下一页 附录一 直流电动机 1. 直流电机的构造 2. 直流电机的基本工作原理 4. 并励电动机的起动与反转 3. 直流电动机的机械特性 5. 并励(他励)电动机的调速

1直流电机的构造 直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，维修也 不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较大，因此，对调 速要求较高的生产机械或者需要较大起动转矩的生产机械往往 采用直流电动机驱动。 直流电机的优点： (①)调速性能好，调速范围广，易于平滑调节。 (2)起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。 (③)易于控制。 应用： 轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井提升机以 及起重设备等调速范围大的大型设备。 总目录章目录返回上一页下一页

总目录 章目录 返回 上一页 下一页 1 直流电机的构造 直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，维修也 不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较大，因此，对调 速要求较高的生产机械或者需要较大起动转矩的生产机械往往 采用直流电动机驱动。 直流电机的优点： (1) 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节。 (2) 起动、制动转矩大, 易于快速起动、停车。 (3) 易于控制。 应用: 轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井提升机以 及起重设备等调速范围大的大型设备

1.1直流电动机的构造 极心 直流电机由定 极掌 励磁绕组 子（磁极）、转子 (电枢)和机座等 机座 部分构成。 转子 N 直流电动机的磁极和磁路 总目录章目录返回上一页下一页

总目录 章目录 返回 上一页 下一页 N S · · · · · · · · · · · · N S 1.1 直流电动机的构造 极掌 极心 励磁绕组 机座 转子 直流电动机的磁极和磁路 直流电机由定 子(磁极)、转子 (电枢)和机座等 部分构成

1.磁极 用来在电机中产生磁场。 「永磁式：由永久磁铁做成。 励磁式：磁极上绕线圈，线圈中通过直流电， 形成电磁铁。 励磁：磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。 2.转子（电枢） 由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。 电枢铁心：由硅钢片叠装而成。 电枢绕组：由结构、形状相同的线圈组成 总目录章目录返回上一页下一页

总目录 章目录 返回 上一页 下一页 2. 转子(电枢) 由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。 1. 磁极 永磁式: 由永久磁铁做成。 励磁式: 磁极上绕线圈，线圈中通过直流电， 形成电磁铁。 励磁: 磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。 电枢铁心：由硅钢片叠装而成。 电枢绕组：由结构、形状相同的线圈组成 用来在电机中产生磁场

1.2直流电机的分类 直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并 励电动机、串励电动机和复励电动机 1.他励电动机 励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。 U 他励 2.并励电动机 并励 励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。 总目录章目录返回上一页下一页

总目录 章目录 返回 上一页 下一页 1. 他励电动机 励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。 1.2 直流电机的分类 直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并 励电动机、串励电动机和复励电动机 2. 并励电动机 励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。 Uf U I M a + _ + _ If 他励 I M a U + _ If + _ I E 并励

3.串励电动机 励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。 串励 复励 4.复励电动机 励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同 一电源上。 总目录章目录返回上一页下一页

总目录 章目录 返回 上一页 下一页 4. 复励电动机 励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同 一电源上。 3. 串励电动机 励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。 串励 U Ia + _ If M 复励 U + _ I M Ia

2直流电机的基本工作原理 N 直流电动机工作原理 总目录章目录返回上一页下一页

总目录 章目录 返回 上一页 下一页 2 直流电机的基本工作原理

2直流电机的基本工作原理 换向器作用： 电刷 将外部直流电 转换成内部的 交流电，以保 持转矩方向不 变。 换向片 直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流 方向如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论 线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里，N 极有效边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后 中受力（左手定则按顺时针方向旋转。 总目录章目录返回上一页下一页

总目录 章目录 返回 上一页 下一页 2 直流电机的基本工作原理 I – U + S b N a c d 直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流 方向如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论 线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里, N 极有效边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后 中受力(左手定则)按顺时针方向旋转。 – U + 电刷 换向片 I F F T n 换向器作用： 将外部直流电 转换成内部的 交流电，以保 持转矩方向不 变

电刷 S 换向片 线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动 势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向 相反。 1.电枢感应电动势 KE:与电机结构有关的常数 E=Ex☐n m:电动机转速 口：磁通 总目录章目录返回上一页下一页

总目录 章目录 返回 上一页 下一页 – U + E E T n S b N d F F a c I I 换向片 电刷 线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动 势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向 相反。 KE : 与电机结构有关的常数 n: 电动机转速 ￾ ：磁通 1. 电枢感应电动势￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ E=EK￾ n

电刷 换向片 由图可知，电枢感应电动势与电枢电流 或外加电压方向总是相反，所以称反电势。 2.电枢回路电压平衡式 U=E+IaRa=KgFn+laRa U 式中：U一外加电压 R,一绕组电阻 总目录章目录返回上一页下一页

总目录 章目录 返回 上一页 下一页 – U + E E T n S b N d F F a c I I 换向片 电刷 由图可知，电枢感应电动势E与电枢电流 或外加电压方向总是相反，所以称反电势。￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ 式中：U — 外加电压 Ra— 绕组电阻 2. 电枢回路电压平衡式 – Ra Ia E + – + U M