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昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心直流电机xz51000307昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心电机的基本概念绕组：线圈绕组：线圈。小电机。小电机-漆包线；大电机漆包线；大电机-铜条铜条/棒进行绝缘棒进行绝缘 处理。处理。电枢电枢绕组、绕组、励磁励磁绕组、补偿绕组绕组、补偿绕组电枢：输入、输出电能进行能量转换的绕组电枢：输入、输出电能进行能量转换的绕组 直流直流-单相单相 交流交流-三相三相励磁：产生磁场的绕组。交、直流电机均为励磁：产生磁场的绕组。交、直流电机均为直流直流 直流：直流：他励他励（励磁机或永久磁铁）、（励磁机或永久磁铁）、自励（自励（并励并励、串励串励、复励复励）同步发电机：同步发电机：直流励磁机、静止的励磁（有刷，相复励）、直流励磁机、静止的励磁（有刷，相复励）、旋转励磁（无刷，两级旋转励磁（无刷，两级/三级，带旋转整流器）三级，带旋转整流器）异步电动机：三相交流电通入对称三相绕组产生异步电动机：三相交流电通入对称三相绕组产生 旋转磁场旋转磁场昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心电机的基本概念气隙：定、转子的间隙，是气隙：定、转子的间隙，是磁路磁路的一部分。的一部分。定子定子/转子、原边转子、原边/副边、初级副边、初级/次级次级铁心：铁心：硅钢片，减小涡流，提高导磁率。硅钢片，减小涡流，提高导磁率。左手定则：左手定则：右手定则：右手定则：昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心直流电机主要内容一、概述 1 定义 2 分类二、直流电机 1 直流电机的基本结构 2 直流电机的工作原理 3 直流电机的电枢反应 4 直流发电机 5 直流电动机 6直流电机的参数和使用 7 直流电动机的起动、调速、反转和制动昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4-2 直流发电机直流发电机能量转换：能量转换：机械能机械能直流直流电能电能原理：导体在磁场中做原理：导体在磁场中做切割磁力线切割磁力线运动，在导体中产生运动，在导体中产生感应感应电动势电动势。结构：结构：旋转旋转单元单元电枢电枢；静止静止单元单元磁场磁场。原动力：燃汽涡轮机、柴油机、汽油机和蒸汽机等。原动力：燃汽涡轮机、柴油机、汽油机和蒸汽机等。大容量直流发电机飞机上的直流发电机昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心直流电机的基本结构之定子部分 定子部分机壳：作为主磁路的一部分导磁和机械支撑主磁极：产生主磁通，励磁绕组+磁极铁心换向极：相邻两主磁极 换向极铁心+换向绕组，换向绕 组与电枢绕组串联，流过电枢电流电刷组件：连接电枢绕组、换向器和外电路昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心直流电机的基本结构之转子部分昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.1 4.2.1 直流发电机的结构：直流发电机的结构：1.1.磁轭（钢框架）：包括磁轭（钢框架）：包括极心极心、极掌极掌 磁轭的两个功用：在两个磁极之间形成完整的磁轭的两个功用：在两个磁极之间形成完整的磁路磁路；对发电机的其它部件起机械对发电机的其它部件起机械支撑支撑作用。作用。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心2.2.励磁绕组：用于产生磁场的励磁绕组：用于产生磁场的N N极和极和S S极。极。励磁绕组从外部直流电源通电后，在磁轭、极心、励磁绕组从外部直流电源通电后，在磁轭、极心、极掌、气隙和电枢铁心中将产生磁力线。极掌、气隙和电枢铁心中将产生磁力线。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心3.3.电枢：电枢铁心由电枢：电枢铁心由硅钢片硅钢片叠成，槽中嵌有铜线绕组；叠成，槽中嵌有铜线绕组；各个线圈的各个线圈的首末端首末端被引出接到整流子相对应的被引出接到整流子相对应的整流整流片片上。上。4.4.换向器：由大量的换向器：由大量的楔形铜片楔形铜片组成，呈圆筒形，用于组成，呈圆筒形，用于保持流向外电路的电流方向不改变；片之间的电压保持流向外电路的电流方向不改变；片之间的电压不得超过不得超过15V15V。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心5.5.电刷与电刷架：用于将换向器来的电流传送电刷与电刷架：用于将换向器来的电流传送到外电路。到外电路。电刷通常用碳和石电刷通常用碳和石墨的化合物制成。墨的化合物制成。由弹簧压在换向片由弹簧压在换向片上，保证两者接触上，保证两者接触良好。良好。电刷架的作用是固电刷架的作用是固定电刷。定电刷。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.2 直流发电机的工作原理：1.单线圈电枢单线圈电枢 具有换向器的单线圈发电机具有换向器的单线圈发电机当当换换向向器器与与电电枢枢线线圈圈一一起起转转动动时时，每每一一个个电电刷刷只只与与换换向向器器的的一一片片相相接接触触。这这样样，从从电电刷刷输输出出到到外外电电路路的的电电流流就就变成直流了。变成直流了。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.2 直流发电机的工作原理：图图4.2-4 单线圈电枢上产生的感应电动势单线圈电枢上产生的感应电动势昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.2 直流发电机的工作原理：2.多线圈的效应：电枢线圈越多，发电机输出多线圈的效应：电枢线圈越多，发电机输出图图4.2-5 两个电枢线圈产生的感应电动势两个电枢线圈产生的感应电动势 电电压压的的波波纹纹越小。越小。直直流流发发电电机机的的输输出出电电压压由由电电枢枢线线圈圈的的匝匝数数、励励磁磁磁磁场场的的总总磁磁通通量量及及电电枢枢转转速速的的乘乘积决定。积决定。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.2 直流发电机的工作原理：图图4.2-6 鼓形电枢和两层绕组鼓形电枢和两层绕组 电刷的个数与磁极数相等。电枢线圈的两个终端联接到相邻的整流片上。整个电枢绕组形成连续的闭合回路。直流发电机鼓形电枢各部件之间的关系：昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.2 4.2.2 直流发电机的工作原理：直流发电机的工作原理：正、负电刷之间产生的电压：感应电动势，单位：伏特（V）；每个磁极的磁通，单位：韦伯（Wb）；n 电枢旋转的速度，单位：转/秒；与电机结构相关的常数。根据右手定则判断其方向昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.2 4.2.2 直流发电机的工作原理：直流发电机的工作原理：5.电枢反应电枢反应产生：电枢有电流流过，产生电枢电流磁场；电枢磁场与励磁磁场将相互叠加，使发电机内部磁场产生变形，这种现象称为 电枢反应电枢反应。正交磁化正交磁化：电枢磁场与励磁磁场方向垂直。，正交磁化强度与电枢电流成正比。图4.2-8 电枢反应昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.2 4.2.2 直流发电机的工作原理：直流发电机的工作原理：5.电枢反应电枢反应作用：对励磁磁场有减弱的作用，这种磁场称为电枢电枢去磁去磁磁场磁场。电枢反应还使机械中性面AB发生偏移，变为AB，称为电气中性面。电刷可以偏移到AB上，以便减小电弧。图4.2-8 电枢反应昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.2 4.2.2 直流发电机的工作原理：直流发电机的工作原理：6.电枢反应的补偿电枢反应的补偿 增加增加补偿绕组补偿绕组；使用使用换向极换向极:换向极使发电机内换向极使发电机内部磁场回到了合适部磁场回到了合适的位置。的位置。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.3 直流发电机的工作特性直流发电机的工作特性图图4.2-10直流发电机的励磁类型直流发电机的励磁类型 1.励磁绕组的联接方法：励磁绕组的联接方法：是否有串励发电机？是否有串励发电机？昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.3 直流发电机的工作特性直流发电机的工作特性图图4.2-11 直流发电机的磁饱和曲线直流发电机的磁饱和曲线 2.空载特性和负载特性空载特性和负载特性 直流发电机的磁场强度取决于励磁绕组的安培匝数和磁路的磁阻。安匝数随励磁电流的变化而变化。感应电压与励磁磁场的强度及电枢转速成正比。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.3 直流发电机的工作特性直流发电机的工作特性图图4.2-12 并励发电机输出电压的建立并励发电机输出电压的建立 3.并励式直流发电机并励式直流发电机 直直流流发发电电机机电电压压建建立的必要条件：立的必要条件：剩剩磁磁（由由铁铁磁磁材材料料的的磁滞磁滞现象引起）。现象引起）。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.3 直流发电机的工作特性直流发电机的工作特性图图4.2-13 并励发电机的外特性并励发电机的外特性 3.并励式直流发电机的外特性：并励式直流发电机的外特性：端电压与负载之间的关系影响因素：电枢电阻 电枢反应 由于电压下降引起励磁电流减小。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.3 直流发电机的工作特性直流发电机的工作特性图图4.2-13 并励发电机的外特性并励发电机的外特性 3.并励式直流发电机的外特性：并励式直流发电机的外特性：外特性的拐点：发电机过载时，其端电压迅速下降，励磁电流减小，励磁磁场的磁化程度降低。电压进一步下降，出现短路现象。但短路电流并不会很大。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.3 直流发电机的工作特性直流发电机的工作特性 4.复励式直流发电机复励式直流发电机(1)串励磁通的作用：串励磁通的作用：发发电电机机接接入入负负载载后后，串串励励电电流流增增加加，从从而而使使励励磁磁磁磁通通增增加加。增增加加的的幅幅度度取取决决于于复复励励的的程程度。度。并励：并励：调节电机的调节电机的空载空载电压电压串励：串励：调节电机的调节电机的负载负载电压电压 昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.2.3 直流发电机的工作特性直流发电机的工作特性 4.复励式直流发电机复励式直流发电机(2)外电压特性：外电压特性：平复励：空载和全负载平复励：空载和全负载 电压电压相同相同；过复励：端电压过复励：端电压升高升高；欠复励：几乎与欠复励：几乎与并励并励发电发电 机相同，补偿由机相同，补偿由 于电枢压降和电于电枢压降和电 枢反应引起的端枢反应引起的端 电压降低。电压降低。图4.2-14 复励发电机的外特性 昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心并励式电动机并励式电动机：恒定电压下，以基本恒定的转速提供 可变转矩。串励式电动机：恒定电压下，可以提供串励式电动机：恒定电压下，可以提供可变转矩可变转矩，但，但 其转速随负载变化而变化，即：其转速随负载变化而变化，即：大负大负 载载时时转速低转速低，小负载小负载时时转速高转速高。直流电动机的励磁方式4-3 直流电动机直流电动机 复励式电动机：起动力矩高于 并励电动机；而转速随负载 的变化小于串 励式电动机。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心1.通电导体在磁场中所受的力：通电导体在磁场中所受的力：大小和方向取决于大小和方向取决于磁场磁场 和和电流的大小电流的大小和和方向方向。通电导体在磁场的运动 4.3.1 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理B-磁通密度；I-电流大小；L-导体的有效长度。方向判定：左手定则 昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心2.直流电动机的基本工作原理：直流电动机的基本工作原理：两导体电枢的磁场分布 4.3.1 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理 直流电动机的磁场：直流电动机的磁场：主励磁磁场主励磁磁场；电枢电枢线圈产生的线圈产生的 磁场磁场；主励磁磁场与电主励磁磁场与电 枢磁场之间相互枢磁场之间相互 作用产生的作用产生的合成合成 磁场磁场。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心2.直流电动机的基本工作原理：直流电动机的基本工作原理：4.3.1 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理单电枢绕组在垂直位置无转矩。单电枢绕组在垂直位置无转矩。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心2.直流电动机的基本工作原理：直流电动机的基本工作原理：4.3.1 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理四磁极并励直流电动机四磁极并励直流电动机 通通过过换换向向器器和和电电刷刷改改变变电电枢枢线线圈圈中中电电流流的的方向方向。在在电电枢枢上上装装有有许许多多绕绕组组，保保证证电电枢枢旋旋转转到到任任何何位位置置上上，都都有有靠靠近近磁磁极极的的线线圈圈受受到到电电磁磁力力的的作作用用，使使得得电电枢能够连续运转。枢能够连续运转。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心3.反电动势反电动势：电枢导体在磁场中运动，切割磁力线，感应出一个电动势，其方向与外加电动势的方向相反。4.3.1 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理反电动势与励磁磁场强度成正比；与电枢旋转速度成正比。电枢电流；外加电压；反电动势；电枢电阻昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.电动机中的电枢反应：电动机中的电枢反应：4.3.1 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理图4.3-8 电动机中的电枢反应发电机电枢电流与感应电动势的方向一致；电动机电枢电流与反电动势的方向则相反。电动机：合成磁通沿与电枢转向相反的方向旋转；发电机：合成磁通沿与电枢转向相同的方向旋转 昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.1 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理电动机中的电枢反应发电机中的电枢反应昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.电动机中的电枢反应：电动机中的电枢反应：4.3.1 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理图4.3-8 电动机中的电枢反应 解决方法解决方法:(与发电机对比与发电机对比)相同点相同点：增加补偿绕组：增加补偿绕组 采用换向极。采用换向极。不同点不同点：作用方向与：作用方向与 发电机相反。发电机相反。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.2 4.3.2 直流电动机的转矩直流电动机的转矩 功率功率 T-转矩；Ct-转矩常数（包括电枢导线的数量、通路数等）；-每个磁极的磁通；Ia-电枢电流。1.转矩转矩电动机的转矩与电动机的转矩与电枢电流电枢电流成成正比正比，与与磁通量磁通量成成正比正比。另一种表示公式：M=CmIa根据左手定则判断其方向昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.2 4.3.2 直流电动机的转矩直流电动机的转矩 功率功率 输入功率输入功率 P1=U1I1 输出功率输出功率 PM=P1-Pcu1-PFe2.功率功率航空维修中，计算转矩、输出功率等，采用航空维修中，计算转矩、输出功率等，采用的是英制单位。与国际单位制换算关系为：的是英制单位。与国际单位制换算关系为：1磅磅英尺英尺1.36牛顿牛顿米米 1马力马力745.7瓦瓦 1马力马力 33000磅磅英尺英尺昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.3 直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性 串励电动机的特性曲线 1.串励式直流电动机串励式直流电动机不允许不允许空载空载运行。运行。常数（由磁极数、电流通路、电枢导体数决定）外加电压；电枢电流；电枢线圈电阻；励磁线圈电阻；励磁磁场的磁通；电动机转速。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.3 直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性 串励电动机的特性曲线 1.串励式直流电动机串励式直流电动机磁场的强度磁场的强度正比于正比于电枢电流电枢电流Ia；转矩转矩正比于电枢正比于电枢电流的平方电流的平方Ia2。优点：优点：转速随转速随负载负载的变化而变化，的变化而变化，机械特性比较机械特性比较“软软”，过载能力强过载能力强。励磁线圈和电枢线圈的励磁线圈和电枢线圈的电阻值很低，在起动时，电阻值很低，在起动时，能形成大电流，产生很能形成大电流，产生很高的高的起动力矩起动力矩。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.3 直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性 并励电动机的特性曲线 2.并励式直流电动机并励式直流电动机特点：特点：转矩转矩仅随仅随电枢电流电枢电流变化。变化。起动转矩小于串励式直流电起动转矩小于串励式直流电动机。负载大，电枢电流大；动机。负载大，电枢电流大；负载越小，电枢电流越小。负载越小，电枢电流越小。优点：优点：转速调节特性比较好。转速调节特性比较好。基本基本恒速恒速。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.3 直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性 图4.3-12 复励电动机的种类3.复励式直流电动机复励式直流电动机积复励积复励：串励绕组产生：串励绕组产生的磁场对并励绕组磁场的磁场对并励绕组磁场有加强作用，有加强作用，差复励差复励：串励绕组产生：串励绕组产生的磁场对并励绕组磁场的磁场对并励绕组磁场有减弱作用。应用较少。有减弱作用。应用较少。应用：利用积复励电动机中的串励绕组获得较高的起动转矩；正常运转时利用并励电动机的转速调节特性将电动机转速稳定。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.4 直流起动发电机直流起动发电机有足够的有足够的起动转矩起动转矩，使发动机能在预，使发动机能在预 定的时间内平稳地起动；定的时间内平稳地起动；起动电流起动电流不应过大，以免电机过热、不应过大，以免电机过热、换向恶化；换向恶化；起动完毕后能自动转入起动完毕后能自动转入发电发电状态，给状态，给 机上电网正常供电。机上电网正常供电。l起动发电机应满足的要求：起动发电机应满足的要求：昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.4 直流起动发电机直流起动发电机起动发电机的起动控制电路 第一级：第一级：两组两组电瓶并联电瓶并联；电枢串联电枢串联起动起动电电阻阻RstRst起动；起动；电机工作在复励状态；起动转矩不大。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.4 直流起动发电机直流起动发电机起动发电机的起动控制电路 第二级：第二级：切除切除起动电阻起动电阻；电枢电压电枢电压/电流电流上升上升，转矩增，转矩增大，大，转速升高转速升高。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.4 直流起动发电机直流起动发电机起动发电机的起动控制电路 第三级：第三级：两组电瓶两组电瓶串联串联供电供电；转矩上升，转速继续增加；发动机点火工作；昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.4 直流起动发电机直流起动发电机起动发电机的起动控制电路 第四级：第四级：切除并励绕组，切除并励绕组，转为转为串励电动串励电动机机工作。工作。发动机进入慢发动机进入慢车转速，电机车转速，电机开始进入开始进入并励并励发电发电状态。状态。昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心4.3.4 直流起动发电机直流起动发电机分级起动过程昆明询知民用航空器维修培训中心昆明询知民用航空器维修培训中心此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢