文档介绍：第三章直流电机的稳态分析
直流电机是电机的主要类型之一。直流电动机以其良好的启动性和调速性能著称,直流发电机供电质量较好,常常作为励磁电源。与交流电机相比直流电机的结构较复杂,成本较高,可靠性较差,使它的应用受到限制。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。
本章先介绍直流电机的工作原理和基本结构,接着说明电机的磁动势和磁场,导出电机的电动势和电磁转矩公式,并分析直流电动机的稳态运行性能。
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3-1 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AX(一个线圈);
换向器。
定子与转子之间为气隙。
图3-1 最简单的两极直流电机
2、直流发电机的工作原理
图3-2 线圈电动势和电刷间电动势的波形
a) 线圈电动势 b) 电刷间的电动势
发电机:虽然线圈AX电动势是交流电动势,但由于换向器的整流作用,电刷、间的输出电动势却是直流电动势。
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。
4、脉动的减小
实现方法:电枢绕组由多个线圈串联而构成的,如图3-3所示。电刷上的电动势如图3-4所示。
图3-3 电枢上装有6个线圈图3-4 每极下有3个串联线圈时
的两极直流电机电刷上的电动势波形
二、直流电机的基本结构
旋转电机:定子,转子,气隙。
图3-6 国产直流电机的结构
1、主磁极
作用:建立主磁场。
构成:主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组。
2、机座
作用:1、主磁路的一部分;
2、电机的结构框架。
构成:用厚钢板弯成筒形焊成或铸钢件制成。
3、电枢铁心
作用:1、主磁路的一部分;
2、电枢绕组的支撑部件。
构成:㎜且冲有齿、槽的DR530或DR510的硅钢片叠压夹紧而成。
4、电枢绕组
作用:直流电机的电路部分。
构成:用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成,
上下层以及线圈与电枢铁心间要妥善地绝缘,并用
槽楔压紧。
图3- 电枢槽内的导体和绝缘
5、换向器
作用:整流(发电机)或逆变(电动机)。
构成:由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒、片间用V形云母绝缘,两端再用两个形环夹紧而构成。
6、电刷装置
作用:电枢电路的引出(或引入)装置。
构成:电刷、刷盒、刷杆和连线等。
7、换向极
作用:改善换向。
构成:亦由铁心和绕组组成。
三、励磁方式
励磁绕组的供电方式称为励磁方式。按励磁方式,直流电机分为他励和自励两类:
1、他励式(如图a)
其励磁绕组由其他电源供电,励磁绕组与电枢绕组不相连。
图3- 直流电机按励磁方式分类
a)他励式 b)并励式 c)串励式 d)复励式
2、自励式
发电机:利用自身发出的电流励磁;
电动机:励磁绕组和电枢绕组由同一电源供电。
自励式·并励式(图b) :励磁绕组与电枢绕组并联;
·串励