电机拖动基础第一章精选PPT.ppt

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1、电机拖动基础第一章第1页，此课件共95页哦第一节第一节 直流电机的结构直流电机的结构(观看直流电动机录像片观看直流电动机录像片)直流电机都是由定子和转子两大部分组成的直流电机都是由定子和转子两大部分组成的定子定子:主磁极、换向极、主磁极、换向极、机座、端盖、电刷装置机座、端盖、电刷装置转子转子:电枢绕组、电枢铁心、换向器、转轴、风扇电枢绕组、电枢铁心、换向器、转轴、风扇第2页，此课件共95页哦一、直流电机的用途一、直流电机的用途二、基本工作原理二、基本工作原理第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理第3页，此课件共95页哦一、直流电机的用途一、直流电机的用途 直流

2、电机是电机的主要类型之一。直流电机是电机的主要类型之一。发电机发电机-直流电源。直流电源。电动机电动机-机械负载。机械负载。第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理第4页，此课件共95页哦一、直流电机的用途一、直流电机的用途作电源用作电源用:将机械能转化为直流将机械能转化为直流电能电能 作动力用作动力用:将直流电能转化为将直流电能转化为机械能机械能第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理第5页，此课件共95页哦一、直流电机的用途一、直流电机的用途信号的传递信号的传递:测速发电机将机械测速发电机将机械信号转换为电信号信号转换为电信号伺服

3、电动机：直流伺服电动机将控伺服电动机：直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号制信号转换为机械信号第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理第6页，此课件共95页哦第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理1.1.直流电机的直流电机的物理模型物理模型图解图解:N,SN,S为磁极为磁极,不动不动abcdabcd为线圈为线圈,旋转旋转1,21,2为换向片为换向片,旋转旋转A,BA,B为电刷为电刷,不动不动二、基本工作原理二、基本工作原理第7页，此课件共95页哦第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理2.2.直流直流

4、发电机发电机的工作的工作原理原理二、基本工作原理二、基本工作原理第8页，此课件共95页哦第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理2.2.直流直流发电机发电机的工作的工作原理原理二、基本工作原理二、基本工作原理第9页，此课件共95页哦导体导体abab处于处于N N极下时极下时A AB B原动机带动电枢线圈旋原动机带动电枢线圈旋转切割主磁场；转切割主磁场；电枢线圈的导体中将产电枢线圈的导体中将产生感应电势生感应电势e=Blve=Blv(右右手定则）手定则）;通过换向器与电刷的作用，通过换向器与电刷的作用，可以引出单向（直流）的端可以引出单向（直流）的端电势电势e eA

5、BAB.第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理2.2.直流直流发电机发电机的工作的工作原理原理二、基本工作原理二、基本工作原理第10页，此课件共95页哦导体导体abab处于处于S S极下时仍然极下时仍然A AB B当电刷端连接某用电负载时当电刷端连接某用电负载时,电枢绕组中电枢绕组中将有电流产生将有电流产生;电流方向与绕组中的电势同方向电流方向与绕组中的电势同方向;载流导体受磁场作用产生电磁力载流导体受磁场作用产生电磁力,方向方向与绕组转向相反与绕组转向相反,阻止线圈转动阻止线圈转动;负载得到电功率负载得到电功率.原动机克服电磁力作功原动机克服电磁力作功,将机械

6、能变为电能将机械能变为电能发电机原理动画发电机原理动画第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理2.2.直流直流发电机发电机的工作的工作原理原理二、基本工作原理二、基本工作原理第11页，此课件共95页哦将直流电源通过电刷和换向将直流电源通过电刷和换向器接入电枢绕组，使电枢导器接入电枢绕组，使电枢导体有电流流过。体有电流流过。载流的转子导体将受到电磁力载流的转子导体将受到电磁力 f f 的作用的作用 f=f=BliBlia a （左手定则）（左手定则）电磁力作用于转子，拖动机电磁力作用于转子，拖动机械负载旋转。械负载旋转。电磁力克服外力作功电磁力克服外力作功,将电能变

7、为机械能将电能变为机械能电动机原理动画电动机原理动画第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理3.3.直流直流电动机电动机的工作的工作原理原理二、基本工作原理二、基本工作原理第12页，此课件共95页哦第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理二、基本工作原理二、基本工作原理4.4.电机的可逆运行原理电机的可逆运行原理一台直流电机原则上既可以作为电动机一台直流电机原则上既可以作为电动机运行也可以作为发电机运行这种原理在运行也可以作为发电机运行这种原理在电机理论中称为电机理论中称为可逆原理可逆原理第13页，此课件共95页哦弄清下列问题：弄清下

8、列问题：1.1.最简单的直流发电机、直流电动机的物理模最简单的直流发电机、直流电动机的物理模型型2.2.判断感应电势的右手定则判断感应电势的右手定则3.3.判断导体判断导体(电流电流)受力方向的左手定则受力方向的左手定则第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理二、基本工作原理二、基本工作原理第14页，此课件共95页哦弄清下列问题：弄清下列问题：4.4.直流发电机直流发电机:导体中电势方向与电流方向相同导体中电势方向与电流方向相同,转子转转子转动方向与所受电磁力方向相反动方向与所受电磁力方向相反,导体中为交变导体中为交变电势电势,电刷端为直流电势电刷端为直流电势,机

9、械能变为电能机械能变为电能第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理二、基本工作原理二、基本工作原理第15页，此课件共95页哦弄清下列问题：弄清下列问题：5.5.直流电动机直流电动机:导体中电势方向与电流方向相反导体中电势方向与电流方向相反,转子转动方向转子转动方向与所受电磁力方向相同与所受电磁力方向相同,导体中为交变电势导体中为交变电势,电刷端电刷端为直流电势为直流电势,电能变为机械能电能变为机械能第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理二、基本工作原理二、基本工作原理第16页，此课件共95页哦弄清下列问题：弄清下列问题：6.6.换向

10、器和电刷的作用换向器和电刷的作用:发电机发电机:交流交流 直流直流 电动机电动机:直流直流 交流交流7.7.电刷端电势电刷端电势=导体电势之和导体电势之和 转子受力方向永远不变转子受力方向永远不变 电刷中电流方向不变电刷中电流方向不变,导体中电流方向交变导体中电流方向交变第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理二、基本工作原理二、基本工作原理第17页，此课件共95页哦三三、名牌数据名牌数据1.1.额定容量额定容量 P PN N(KW)(KW)2.2.额定电压额定电压U UN N(V)(V)3.3.额定电流额定电流I IN N(A)(A)4.4.额定转速额定转速n

11、nN N(r/min(r/min、rpm)rpm)5.5.励磁方式和额定励磁电流励磁方式和额定励磁电流I IfNfN(A)(A)6.6.额定效率额定效率 N N =P =PN N/P/P1 1 直流发电机直流发电机:P:PN N=I=IN N U UN N 额定输出电功率额定输出电功率直流电动机直流电动机:P:PN N=I=IN N U UN N N N 额定输出机械功率额定输出机械功率第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理第18页，此课件共95页哦额定运行状态额定运行状态:电机运行时各个物理量均为额定值电机运行时各个物理量均为额定值欠载状态欠载状态:电流小于额

12、定值电流小于额定值过载状态过载状态:电流大于额定值电流大于额定值电动机轴上输出额定转矩电动机轴上输出额定转矩(Nm):(Nm):T T2N2N=P=PN N/N N=P=PN N/(2n/(2nN N/60)=9.55P/60)=9.55PN N/n/nN N(=9550P(=9550PN N/n/nN N)第二节第二节 直流电机的用途及基本工作原理直流电机的用途及基本工作原理KWKWW W第19页，此课件共95页哦第三节第三节 直流电机的磁路与磁化特性直流电机的磁路与磁化特性一、直流电机的磁路一、直流电机的磁路二、空载时气隙磁通密度的分布波形二、空载时气隙磁通密度的分布波形三、空载磁化特性三

13、、空载磁化特性四、直流电机的励磁方式四、直流电机的励磁方式第20页，此课件共95页哦一、直流电机的磁路一、直流电机的磁路主磁场：主磁场：由励磁绕组通以直流励磁电流产生的。由励磁绕组通以直流励磁电流产生的。电机运行时磁场：电机运行时磁场：励磁绕组、电枢绕组、换向极绕组等共励磁绕组、电枢绕组、换向极绕组等共同产生同产生空载运行：空载运行：励磁绕组里有励磁电流，其他绕组无电励磁绕组里有励磁电流，其他绕组无电流（空、无载运行）。流（空、无载运行）。每极的励磁磁通势为：每极的励磁磁通势为：W Wf f 一个磁极上励磁绕组的串联砸数一个磁极上励磁绕组的串联砸数I If f 励磁电流励磁电流第三节第三节 直

14、流电机的磁路与磁化特性直流电机的磁路与磁化特性第21页，此课件共95页哦定子磁轭定子磁轭气隙气隙1气隙气隙2电枢齿电枢齿电枢磁轭电枢磁轭励磁绕组励磁绕组一、直流电机的磁路一、直流电机的磁路第三节第三节 直流电机的磁路与磁化特性直流电机的磁路与磁化特性主磁路主磁路定转子之间的气隙、电枢齿、电枢磁轭、定转子之间的气隙、电枢齿、电枢磁轭、主磁极、定子磁轭主磁极、定子磁轭第22页，此课件共95页哦主磁通主磁通主磁通主磁通同时交链着励磁绕组和电枢绕组同时交链着励磁绕组和电枢绕组同时交链着励磁绕组和电枢绕组同时交链着励磁绕组和电枢绕组 的磁通的磁通的磁通的磁通 。主极漏磁通主极漏磁通主极漏磁通主极漏磁通不

15、进入电枢铁心，只交链着不进入电枢铁心，只交链着不进入电枢铁心，只交链着不进入电枢铁心，只交链着 励磁绕组本身的磁通励磁绕组本身的磁通励磁绕组本身的磁通励磁绕组本身的磁通 主磁通能在电枢绕组中感应电动势（或产生电磁转矩）主磁通能在电枢绕组中感应电动势（或产生电磁转矩）主磁通能在电枢绕组中感应电动势（或产生电磁转矩）主磁通能在电枢绕组中感应电动势（或产生电磁转矩），而漏磁通没这个作用，只增加主磁路的饱和度，而漏磁通没这个作用，只增加主磁路的饱和度，而漏磁通没这个作用，只增加主磁路的饱和度，而漏磁通没这个作用，只增加主磁路的饱和度 。一、直流电机的磁路一、直流电机的磁路第三节第三节 直流电机的磁路与

16、磁化特性直流电机的磁路与磁化特性第23页，此课件共95页哦二、空载时气隙磁通密度的分布波形二、空载时气隙磁通密度的分布波形直流电机的主磁路直流电机的主磁路 演示演示选定一个磁管，选定一个磁管，其所包围得导体总电其所包围得导体总电流为流为:第三节第三节 直流电机的磁路与磁化特性直流电机的磁路与磁化特性第24页，此课件共95页哦二、空载时气隙磁通密度的分布波形二、空载时气隙磁通密度的分布波形磁路欧姆定律磁路欧姆定律:分别是：气隙、电枢齿、电枢磁轭、主磁极、分别是：气隙、电枢齿、电枢磁轭、主磁极、定子磁轭磁路的磁阻定子磁轭磁路的磁阻第三节第三节 直流电机的磁路与磁化特性直流电机的磁路与磁化特性第25

17、页，此课件共95页哦磁路的磁阻与磁路的几何尺寸及所用的材料有关。磁路的磁阻与磁路的几何尺寸及所用的材料有关。仅考虑气隙的磁阻仅考虑气隙的磁阻，li电枢轴向有效长度电枢轴向有效长度气隙磁密气隙磁密li 气隙的长度，气隙的长度，m m 空气磁导率，近似真空，空气磁导率，近似真空，F Ff f 每极励磁磁通势，每极励磁磁通势，A A二、空载时气隙磁通密度的分布波形二、空载时气隙磁通密度的分布波形第三节第三节 直流电机的磁路与磁化特性直流电机的磁路与磁化特性第26页，此课件共95页哦 气隙磁密分布波形气隙磁密分布波形1 1均匀气隙时的气隙磁密均匀气隙时的气隙磁密 2 2不均匀气隙时的气隙磁密不均匀气隙

18、时的气隙磁密 极身极靴几何中线几何中线漏磁通主磁通二、空载时气隙磁通密度的分布波形二、空载时气隙磁通密度的分布波形第三节第三节 直流电机的磁路与磁化特性直流电机的磁路与磁化特性第27页，此课件共95页哦三、空载磁化特性三、空载磁化特性 空载时气隙每极磁通空载时气隙每极磁通与空与空载励磁磁通势载励磁磁通势F Ff f或空载励磁电流或空载励磁电流I If f的关系，即的关系，即f f(F Ff f)或或f f(I If f)，称为直流电机的空载磁，称为直流电机的空载磁化特性。化特性。第三节第三节 直流电机的磁路与磁化特性直流电机的磁路与磁化特性第28页，此课件共95页哦四、直流电机的励磁方式四、直

19、流电机的励磁方式 直流电机励磁绕组的接线方式称为励磁方式。直流电机励磁绕组的接线方式称为励磁方式。除了永磁直流电机外，直流电机的励磁方式有他励除了永磁直流电机外，直流电机的励磁方式有他励和自励（串励、并励和复励）。和自励（串励、并励和复励）。他励他励励磁电流由其他直流电源单独供给。励磁电流由其他直流电源单独供给。自励自励电机的励磁电流由电机自身供给。电机的励磁电流由电机自身供给。不同励磁方式的直流电机有不同的特性。不同励磁方式的直流电机有不同的特性。第三节第三节 直流电机的磁路与磁化特性直流电机的磁路与磁化特性第29页，此课件共95页哦四、直流电机的励磁方式四、直流电机的励磁方式第三节第三节

20、直流电机的磁路与磁化特性直流电机的磁路与磁化特性第30页，此课件共95页哦四、直流电机的励磁方式四、直流电机的励磁方式第三节第三节 直流电机的磁路与磁化特性直流电机的磁路与磁化特性第31页，此课件共95页哦第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组一、单叠绕组一、单叠绕组二、单波绕组二、单波绕组第32页，此课件共95页哦主要分类主要分类 大的分类为环形和鼓形；大的分类为环形和鼓形；鼓形绕组比环形绕组制造容易，又节省导线，运行较鼓形绕组比环形绕组制造容易，又节省导线，运行较可靠，经济性好，故现在均用鼓形绕组。它又分为叠绕组、可靠，经济性好，故现在均用鼓形绕组。它又分为叠绕组、波绕组和蛙形

21、绕组。波绕组和蛙形绕组。电枢绕组是直流电机的核心部分。电枢绕组是直流电机的核心部分。第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第33页，此课件共95页哦第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第34页，此课件共95页哦环形电枢绕组（展开图）环形电枢绕组（展开图）鼓形电枢绕组（展开图）鼓形电枢绕组（展开图）第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第35页，此课件共95页哦 元件元件 一个绕组元件就是一个线圈一个绕组元件就是一个线圈单匝元件单匝元件 每个元件边里仅有一根导体。每个元件边里仅有一根导体。引出线引出线 只有：首端，尾端。只有：首端，尾端。电枢绕组电枢绕组 由

22、许多个形状相同的单匝绕组元件由许多个形状相同的单匝绕组元件 （或多匝元件）以一定的规律连接起（或多匝元件）以一定的规律连接起 来的。来的。第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第36页，此课件共95页哦鼓形绕组有许多个形状相同的线圈组成，每个线圈有两个有效鼓形绕组有许多个形状相同的线圈组成，每个线圈有两个有效边，分别位于电枢圆周相距一个极距的两个槽中。边，分别位于电枢圆周相距一个极距的两个槽中。一个边在上一个边在上层时，另一个边一般在下层。层时，另一个边一般在下层。1 1上层元件边；上层元件边；2 2下层元件边下层元件边3 3后端后端接部分；接部分；4 4 首端接部分元件边在槽内的

23、首端接部分元件边在槽内的放置情况放置情况第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第37页，此课件共95页哦W Wy y 元件的匝数元件的匝数,多匝元件的元件边里有多匝元件的元件边里有W Wy y根导体根导体S S 元件数（线圈数）元件数（线圈数）K K 换向片数元件数换向片数元件数Z Ze e 总虚槽数（把一个上层元件边与一个下层元件总虚槽数（把一个上层元件边与一个下层元件 边看成一个虚槽）边看成一个虚槽）Z Z 总实槽数，电枢实际的槽数总实槽数，电枢实际的槽数u u 一个实槽的虚槽数一个实槽的虚槽数=上下并列着的元件数上下并列着的元件数 Z Ze e=uZ=S=K=uZ=S=K 电

24、枢绕组全体导体数电枢绕组全体导体数 N=2uWN=2uWy yZ=2WZ=2Wy yZ Ze e第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第38页，此课件共95页哦一、单叠绕组一、单叠绕组1 1、节距、节距 指被联结起来的两个元件边指被联结起来的两个元件边或换向片之间距离。以跨过的元或换向片之间距离。以跨过的元件边数或虚槽数或换向片数来表件边数或虚槽数或换向片数来表示。示。演示演示第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第39页，此课件共95页哦（1 1）第一节距）第一节距y y1 1 =整数整数（2 2）合成节距）合成节距y y 和换向片节距和换向片节距 y yk k 对单

25、叠绕组：对单叠绕组：y=yy=yk k=1=1 （3 3）第二节距）第二节距y y2 2 对单叠绕组对单叠绕组 ：y y2 2=y=y1 1-y-y 一、单叠绕组一、单叠绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第40页，此课件共95页哦2 2、单叠绕组的展开图、单叠绕组的展开图展开图只是个原理图，并非实际结构图，表现槽展开图只是个原理图，并非实际结构图，表现槽内各元件在电路上的连接情况。内各元件在电路上的连接情况。一、单叠绕组一、单叠绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第41页，此课件共95页哦【举例】【举例】一台一台4 4极极1616槽直流电机，已知换向片数槽

26、直流电机，已知换向片数K=16K=16；电枢绕组的线圈数；电枢绕组的线圈数S=16S=16；试画出整距右行单叠绕组展开图。；试画出整距右行单叠绕组展开图。【分析】【分析】每槽两个边，每个线圈两个边，所以每槽两个边，每个线圈两个边，所以 槽数槽数z=z=线圈数线圈数S=16,S=16,极距极距z/2pz/2p16/416/44 4槽。槽。因为要求为整距线圈即第一节距因为要求为整距线圈即第一节距 y y1 14 4（槽）（槽）又因为单叠右行，则合成节距又因为单叠右行，则合成节距y y+1+1；则则 第二节距第二节距y y2 2y y1 1y y3 3（槽）；（槽）；一个线圈的一个有效边若放在一个线

27、圈的一个有效边若放在1 1号槽内，另一个有效边必须放号槽内，另一个有效边必须放在在5 5号槽内。即一个线圈跨过号槽内。即一个线圈跨过4 4个槽的位置。个槽的位置。一、单叠绕组一、单叠绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第42页，此课件共95页哦【画出展开图】【画出展开图】1.1.画出均匀分布的平行竖线代表电机各槽的元件边，下层边用虚线，上画出均匀分布的平行竖线代表电机各槽的元件边，下层边用虚线，上层用实线画；层用实线画；2.2.标出槽号：画出第一个元件，展开图中可以把一个元件画成标出槽号：画出第一个元件，展开图中可以把一个元件画成一匝。一匝。注意元件的端部要画对称注意元件的端

28、部要画对称 3.3.在第一个元件的引出线端画出换向器，并标出换向片号；换向片号与在第一个元件的引出线端画出换向器，并标出换向片号；换向片号与所连的上层边槽号要相同。所连的上层边槽号要相同。4.4.依次串联依次串联1616个元件。个元件。5.5.再画出各磁极再画出各磁极N N、S S、N N、S S。6.6.鼓形绕组的电刷中心线在每个磁极的中心线上。鼓形绕组的电刷中心线在每个磁极的中心线上。即保证电刷必须即保证电刷必须与位于几何中线处的导体相接触。与位于几何中线处的导体相接触。7.7.画出电枢转向和电刷连线。画出电枢转向和电刷连线。一、单叠绕组一、单叠绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机

29、的电枢绕组第43页，此课件共95页哦极数极数2p=42p=4元件元件S=16S=16换向器换向器K=16K=16虚槽数虚槽数Z Ze e=16=16右行绕组右行绕组一、单叠绕组一、单叠绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组展开图展开图第44页，此课件共95页哦一、单叠绕组一、单叠绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组展开图展开图第45页，此课件共95页哦单叠绕组的电机转子工作过程单叠绕组的电机转子工作过程演示演示单叠绕组联结顺序表单叠绕组联结顺序表一、单叠绕组一、单叠绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第46页，此课件共95页哦单叠绕组并联支路

30、图单叠绕组并联支路图一、单叠绕组一、单叠绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第47页，此课件共95页哦特点：特点：（1 1）支路对数等于极对数）支路对数等于极对数a=pa=p。（2 2）电刷放在换向器表面对准主磁极中）电刷放在换向器表面对准主磁极中 心线的位置。心线的位置。（3 3）电刷杆数等于极数。）电刷杆数等于极数。一、单叠绕组一、单叠绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第48页，此课件共95页哦二、单波绕组二、单波绕组1 1、节距、节距 （1 1）第一节距）第一节距y y1 1 （2 2）合成节距）合成节距y y和换向器节距和换向器节距y yk k选择

31、选择y yk k应使串联的元件感应电动应使串联的元件感应电动势方向同向势方向同向第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第49页，此课件共95页哦单波绕组的换向器节距为单波绕组的换向器节距为式中正负号的选择，式中正负号的选择，首先满足首先满足y yk k是一个整数是一个整数二、单波绕组二、单波绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第50页，此课件共95页哦2 2、单波绕组的展开图、单波绕组的展开图2p=42p=4Z Ze e=S=K=15=S=K=15y y1 1=4=4y yk k=7=7y=7y=7y y2 2=3=3二、单波绕组二、单波绕组第四节第四节 直流电机

32、的电枢绕组直流电机的电枢绕组第51页，此课件共95页哦二、单波绕组二、单波绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组3 3、单波绕组的并联支路图、单波绕组的并联支路图第52页，此课件共95页哦二、单波绕组二、单波绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组联结次序表联结次序表第53页，此课件共95页哦单波绕组的特点：单波绕组的特点：单波绕组的特点：单波绕组的特点：单波绕组的特点：单波绕组的特点：（1 1）支路对数）支路对数a=1a=1，与磁极对数，与磁极对数p p无关。无关。（2 2）元件几何对称时，电刷放在换向器表面上对准主磁）元件几何对称时，电刷放在换向器表面上对准主

33、磁 极中心线的位置极中心线的位置（3 3）电刷杆也等于极数）电刷杆也等于极数二、单波绕组二、单波绕组第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第54页，此课件共95页哦结论结论1 1、单叠绕组并联支路对数多，适合较低电压、单叠绕组并联支路对数多，适合较低电压 较大电流的电机。较大电流的电机。2 2、单波绕组支路对数永远为、单波绕组支路对数永远为1 1，适合较高电，适合较高电 压、较小电流的电机。压、较小电流的电机。第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组第55页，此课件共95页哦直流电机符号直流电机符号第四节第四节 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组 直流发电机惯例直流发电

34、机惯例 直流电动机惯例直流电动机惯例第56页，此课件共95页哦第五节第五节 电枢电势与电磁转矩电枢电势与电磁转矩一一.电枢电势电枢电势二二.电磁转矩电磁转矩三三.直流电机的电枢反应和电流的换向直流电机的电枢反应和电流的换向第57页，此课件共95页哦第五节第五节 电枢电势与电磁转矩电枢电势与电磁转矩一.一.电枢电势电枢电势 Ea=Cen Ea=Cen 其中其中Ce=pN/60a Ce=pN/60a 称为电势常数称为电势常数 N=2WyZe N=2WyZe 电枢表面总导体数电枢表面总导体数 为每极磁通为每极磁通(Wb)(Wb)二二.电磁转矩电磁转矩 T=C T=CT TIa Ia 其中其中C CT

35、 T=pN/2a=pN/2a 称为转矩常数称为转矩常数 Ia Ia 为电枢电流为电枢电流 C CT T=9.55 Ce=9.55 Ce第58页，此课件共95页哦三三.直流电机的电枢反应和电流的换向直流电机的电枢反应和电流的换向主磁场主磁场 电枢磁场电枢磁场 合成磁场合成磁场电枢反应的影响电枢反应的影响:1.:1.使气隙磁密分布使气隙磁密分布 波形发生歪扭波形发生歪扭 2.2.物理中性线与几何中性线不再重合物理中性线与几何中性线不再重合 3.3.去磁效应去磁效应第五节第五节 电枢电势与电磁转矩电枢电势与电磁转矩第59页，此课件共95页哦1.1.直流电机的换向。直流电机的换向。2.2.电枢反应电枢

36、反应3.3.换向极换向极第五节第五节 电枢电势与电磁转矩电枢电势与电磁转矩第60页，此课件共95页哦例例:标出直流电动机各绕组中电流的方向标出直流电动机各绕组中电流的方向解解:第五节第五节 电枢电势与电磁转矩电枢电势与电磁转矩第61页，此课件共95页哦例例:标出直流发电机各绕组中电流的方向标出直流发电机各绕组中电流的方向解解:第五节第五节 电枢电势与电磁转矩电枢电势与电磁转矩第62页，此课件共95页哦作业作业:标出直流发电机、直流电动机各绕组中电流的方向标出直流发电机、直流电动机各绕组中电流的方向直流发电机直流发电机直流电动机直流电动机第五节第五节 电枢电势与电磁转矩电枢电势与电磁转矩第63页

37、，此课件共95页哦四四.直流电机的基本公式直流电机的基本公式1.1.参考方向参考方向直流电动机直流发电机Ea=Cen,T=CT Ia,CT=9.55CeU=Ea+IaRaEa=U+IaRaT=T2+T0=TLT1=T+T0 直流发电机惯例直流发电机惯例 直流电动机惯例直流电动机惯例2.2.基本公式基本公式第五节第五节 电枢电势与电磁转矩电枢电势与电磁转矩第64页，此课件共95页哦第六节第六节 直流发电机直流发电机一一.直流发电机稳态运行时的基本方程式直流发电机稳态运行时的基本方程式二二.功率关系功率关系三三.他励直流发电机的运行特性他励直流发电机的运行特性四四.并励直流发电机并励直流发电机第6

38、5页，此课件共95页哦第六节第六节 直流发电机直流发电机一一.直流发电机稳态运行时的基本方程式直流发电机稳态运行时的基本方程式电枢回路方程电枢回路方程:Ea=U+IaRaEa=U+IaRaEa=CenEa=Cen转矩关系转矩关系:T T1 1=T+T=T+T0 0T T1 1输入转矩输入转矩T=CT=CT TIaIa电磁转矩电磁转矩T T0 0空载转矩空载转矩第66页，此课件共95页哦并励或他励发电机的励磁电流并励或他励发电机的励磁电流:I If f=U=Uf f/R/Rf f气隙每极磁通气隙每极磁通:=f(I =f(If f,Ia),Ia)第六节第六节 直流发电机直流发电机一一.直流发电机稳

39、态运行时的基本方程式直流发电机稳态运行时的基本方程式第67页，此课件共95页哦二二.功率关系功率关系EaIa=UIa+IaEaIa=UIa+Ia2 2Ra=PRa=P2 2+p+pCuaCuaP P2 2=UIa =UIa 输出给负载的电功率输出给负载的电功率,称作输出功率称作输出功率p pCuaCua=IaIa2 2Ra Ra 电枢回路铜损耗电枢回路铜损耗P PM M=EaIa =EaIa 电磁功率电磁功率 T T1 1=T+T=T+T0 0 P P1 1=P=PM M+p+p0 0=P=PM M+p+pm m+p+pFeFe P P1 1=T=T1 1 原动机输给发电机的机械功率，称作输入

40、功率原动机输给发电机的机械功率，称作输入功率 P PM M=T=EaIa =T=EaIa 电磁功率电磁功率 p p0 0=p=pm m+p+pFe Fe 空载损耗空载损耗=机械损耗机械损耗+铁损耗铁损耗第六节第六节 直流发电机直流发电机第68页，此课件共95页哦综合综合 P P1 1=P=PM M+p+p0 0=P P2 2+p+pCuaCua+p+pm m+p+pFeFe他励直流发电机的功率流程图他励直流发电机的功率流程图:PCuf二二.功率关系功率关系第六节第六节 直流发电机直流发电机第69页，此课件共95页哦并励时并励时,p,pCufCuf=I=If f2 2 R Rf f 也应计算也应

41、计算 称作励磁损耗称作励磁损耗总损耗总损耗 p=p p=pCufCuf+p+pCuaCua+p+pm m+p+pFeFe+p+ps sp ps s 附加损耗，估算附加损耗，估算:有补偿绕组时有补偿绕组时 p ps s=0.5%P=0.5%PN N 无补偿绕组时无补偿绕组时 p ps s=1%P=1%PN N发电机的效率发电机的效率=P=P2 2/P/P1 1=1-p/(P=1-p/(P2 2+p)+p)10kW10kW以下电机效率约为以下电机效率约为757585%85%10kW-100kW10kW-100kW电机效率约为电机效率约为858590%90%100kW-1000kW100kW-100

42、0kW电机效率约为电机效率约为888893%93%二二.功率关系功率关系第六节第六节 直流发电机直流发电机第70页，此课件共95页哦三三.他励直流发电机的运行特性他励直流发电机的运行特性1.1.空载特性空载特性 n=c,Ia=0 n=c,Ia=0时的时的 U=f(I U=f(If f)特性特性 U=U U=U0 0=E=E0 0=f(I=f(If f)E E0 0=Ce=Ce0 0 n E n E0 0 0 0 E E0 0=f(I=f(If f)类似于类似于 0 0=f(I=f(If f)第六节第六节 直流发电机直流发电机第71页，此课件共95页哦2.2.外特性外特性 n=c,I n=c,I

43、f f=c=c时的时的 U=f(I)U=f(I)图图a a U=Ea-IaRa (I=Ia)U=Ea-IaRa (I=Ia)3.3.调节特性调节特性 n=c,U=c n=c,U=c时的时的 I If f=f(I)=f(I)图图b b4.4.效率特性效率特性 =f(Pf(P2 2)图图c c三三.他励直流发电机的运行特性他励直流发电机的运行特性他励他励并励并励第六节第六节 直流发电机直流发电机第72页，此课件共95页哦四四.并励直流发电机并励直流发电机1.1.并励直流发电机的自励条件并励直流发电机的自励条件U=IU=If f(R(Rf f+R)+R)U=EU=E0 0=f(I=f(If f)类似

44、于类似于 0 0=f(I=f(If f)第六节第六节 直流发电机直流发电机第73页，此课件共95页哦自励条件自励条件:(1)(1)剩磁剩磁(2)(2)极性正确极性正确(3)(3)临界电阻临界电阻2.2.空载特性与他励发电机相同空载特性与他励发电机相同3.3.外特性比他励发电机差外特性比他励发电机差四四.并励直流发电机并励直流发电机1.1.并励直流发电机的自励条件并励直流发电机的自励条件第六节第六节 直流发电机直流发电机第74页，此课件共95页哦第七节第七节 直流电动机运行原理直流电动机运行原理一、可逆运行原理一、可逆运行原理二、他励直流电动机稳态运行的基本方程二、他励直流电动机稳态运行的基本方

45、程三、他励直流电动机的功率关系三、他励直流电动机的功率关系四、直流电动机的工作特性四、直流电动机的工作特性第75页，此课件共95页哦一、可逆运行原理一、可逆运行原理 一台电机既可以作为电动机运行也可以作为发电机运行一台电机既可以作为电动机运行也可以作为发电机运行-可逆原理。第七节第七节 直流电动机运行原理直流电动机运行原理发电机原理动画发电机原理动画电动机原理动画电动机原理动画第76页，此课件共95页哦二、他励直流电动机稳态运行的基本方程二、他励直流电动机稳态运行的基本方程电枢回路方程电枢回路方程电枢电动势电枢电动势电磁转矩电磁转矩T稳态运行时的转矩关系稳态运行时的转矩关系气隙每极磁通气隙每极

46、磁通第七节第七节 直流电动机运行原理直流电动机运行原理第77页，此课件共95页哦UIUIa a=E=Ea aI Ia a+I+Ia a2 2R Ra a P P1 1=P=PM M+p+pCuaCuaP P1 1=UIa =UIa 输入电功率输入电功率 P PM M=EaIa =EaIa 电磁功率电磁功率p pCuaCua=Ia=Ia2 2Ra Ra 电枢铜耗电枢铜耗T=TT=T2 2+T+T0 0 P PM M=P=P2 2+p+p0 0 P PM M=T=EaIa =T=EaIa 电磁功率电磁功率 P P2 2=T=T2 2 轴上输出机械功率轴上输出机械功率 p p0 0=T=T0 0=p

47、 pm m+p+pFe Fe 空载损耗空载损耗三、他励直流电动机的功率关系三、他励直流电动机的功率关系第七节第七节 直流电动机运行原理直流电动机运行原理第78页，此课件共95页哦三、他励直流电动机的功率关系三、他励直流电动机的功率关系第七节第七节 直流电动机运行原理直流电动机运行原理功率流程图功率流程图:P P1 1=P=P2 2+p+pm m+p+pFeFe +p+pCuaCua(+p(+ps s)效率效率:=P:=P2 2/P/P1 1=1-p/(P=1-p/(P2 2+p)+p)第79页，此课件共95页哦四四.直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性1.1.转速特性转速特性 U=U U=

48、UN N,I,If f=I=IfNfN时时,n=f(Ia),n=f(Ia)称转速特性称转速特性 n=Un=UN N/Ce/CeN N-RaIa/Ce-RaIa/CeN N2.2.转矩特性转矩特性 U=U U=UN N,I,If f=I=IfNfN时时,T=f(Ia),T=f(Ia)称转矩特性称转矩特性3.3.效率特性效率特性 U=U U=UN N,I,If f=I=IfNfN时时,=f(Ia),=f(Ia)称效率特性称效率特性第七节第七节 直流电动机运行原理直流电动机运行原理第80页，此课件共95页哦第八节第八节 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性一一.机械特性的一般表达式机械特

49、性的一般表达式二二.固有机械特性固有机械特性三三.人为机械特性人为机械特性第81页，此课件共95页哦第八节第八节 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性一一.机械特性的一般表达式机械特性的一般表达式T=CTIa代入代入n=U/Ce(Ra+R)Ia/Ce得得 n=U/Ce(Ra+R)T/CeCT2=U/Ce(Ra+R)T/9.55(Ce)2=n0-Tn0=U/Ce理想空载转速理想空载转速=(Ra+R)T/9.55(Ce)2特性的斜率特性的斜率Tn0n0TsIa第82页，此课件共95页哦二二.固有机械特性固有机械特性 U=UU=UN N,=N N,R=0,R=0时的机械特性时的机械特性n

50、=UN/CeNRaIa/CeNn=UN/CeNRaT/9.55(CeN)21.Ia=0(T=0)时时,n=n0,U=Ea2.n=0时时,Ia=UN/Ra=Is直接起动电流直接起动电流20INTs=CTNIs起动转矩起动转矩3.T=TN(Ia=IN)时时,n=nNnN=n0-nN额定速降额定速降TIaTsn00nIsnNTN一般nN0.95n0第八节第八节 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性第83页，此课件共95页哦 例例:一台他励直流电动机额定功率一台他励直流电动机额定功率P PN N96kW96kW，额定电压，额定电压U UN N440V440V，额，额定电流定电流I IN N