1、第16章 直流電機的基本工作原理和結構 內容內容 要求要求 16.3 16.3 直流電機的勵磁方式和額定值直流電機的勵磁方式和額定值16.1 16.1 直流電機的基本工作原理直流電機的基本工作原理16.2 16.2 直流電機的基本結構直流電機的基本結構掌握直流電機的勵磁方式和額定數據。掌握直流電機的勵磁方式和額定數據。掌握直流電機的基本工作原理；掌握直流電機的基本工作原理；了解直流電機的基本結構；了解直流電機的基本結構；掌握電樞電動勢和電磁轉矩兩個公式；掌握電樞電動勢和電磁轉矩兩個公式；第16章 直流電機的基本工作原理和結構16.1 直流電機的基本工作原理一、直流發電機的基本工作原理定子磁極定

2、子磁極 N、S 固定不動；固定不動；轉子線圈連接換向片并旋轉；轉子線圈連接換向片并旋轉；電刷電刷 A、B 不動接用電負載。不動接用電負載。圖圖a霎時：感應電動勢為霎時：感應電動勢為 badcee圖圖b霎時：感應電動勢為霎時：感應電動勢為 cdabee電刷極性為電刷極性為 A+、B-注意：轉子每轉注意：轉子每轉180o，線圈感應電動勢方向就改變一次，即線圈電動勢是交流的。，線圈感應電動勢方向就改變一次，即線圈電動勢是交流的。直流電機的轉子稱為電樞，電刷兩端的電動勢稱為電樞電動勢。直流電機的轉子稱為電樞，電刷兩端的電動勢稱為電樞電動勢。電刷電刷A、B兩端是極性不變的直流電動勢，將向外電路發出直流電

3、流。兩端是極性不變的直流電動勢，將向外電路發出直流電流。第16章 直流電機的基本工作原理和結構二、直流電動機的基本工作原理直流電源加在電刷兩端，直流電源加在電刷兩端，A+、B- ，電樞線圈中有電流流過。，電樞線圈中有電流流過。導體導體ab受到左向電磁力受到左向電磁力導體導體cd受到右向電磁力受到右向電磁力圖圖a霎時霎時形成逆時針轉矩形成逆時針轉矩導體導體cd受到左向電磁力受到左向電磁力導體導體ab受到右向電磁力受到右向電磁力圖圖b霎時霎時形成逆時針轉矩形成逆時針轉矩使轉子定向旋轉。使轉子定向旋轉。注意：電刷兩端加的是直流，注意：電刷兩端加的是直流， 而線圈電流卻是交流。而線圈電流卻是交流。電樞

4、受到的轉矩稱為電磁轉矩。電樞受到的轉矩稱為電磁轉矩。換向器功能換向器功能電刷兩端直流電刷兩端直流線圈中交流線圈中交流第16章 直流電機的基本工作原理和結構 直流發電機 直流電動機無論發電機還是電動機無論發電機還是電動機: 旋轉的電樞繞組切割磁場都將旋轉的電樞繞組切割磁場都將產生電樞電動勢產生電樞電動勢 ； 流過電流流過電流 的電樞繞組在磁場的電樞繞組在磁場作用下都將產生電磁轉矩作用下都將產生電磁轉矩 。aEemTaI三、電樞電動勢和電磁轉矩在電動機中在電動機中: 為反電動勢。為反電動勢。aEaEaI與與 反方向，反方向，emT為驅動轉矩，驅動轉子旋轉，為驅動轉矩，驅動轉子旋轉，emTn與與同方

5、向。同方向。在發電機中在發電機中: 為電源電動勢，向外輸出直流電流為電源電動勢，向外輸出直流電流 , aEaIaIaE與與 同方向。同方向。emT為制動轉矩。為制動轉矩。emTn與與反方向，反方向，第16章 直流電機的基本工作原理和結構 1. 電樞電動勢電樞電動勢aE指電刷兩端的電動勢，其大小與磁場強弱和電樞導體切割磁場的速度有關。指電刷兩端的電動勢，其大小與磁場強弱和電樞導體切割磁場的速度有關。 nCnapNEea60計算公式：計算公式：指電樞所有導體受到的轉矩之和，其大小與磁場強弱和電樞導體中電流大小有關。指電樞所有導體受到的轉矩之和，其大小與磁場強弱和電樞導體中電流大小有關。 計算公式：

6、計算公式：aemIapNT2aTIC apNCe60電動勢常數電動勢常數 apNCT2轉矩常數轉矩常數 eeTCCC55. 9260p為電機的極數；為電機的極數；N為電樞繞組的總導體數；為電樞繞組的總導體數；a為電樞繞組并聯支路對數。為電樞繞組并聯支路對數。 2. 2.電磁轉矩電磁轉矩emT第16章 直流電機的基本工作原理和結構16.2 直流電機的基本結構一、定子結構一、定子結構1主磁極主磁極產生恒定的氣隙主磁場，且產生恒定的氣隙主磁場，且N、S交替排列。交替排列。由鐵心和勵磁繞組構成。由鐵心和勵磁繞組構成。鐵心用鐵心用1.01.5mm厚的鋼板疊成。厚的鋼板疊成。 勵磁繞組之間串聯通入直流電流

7、，勵磁繞組之間串聯通入直流電流，第16章 直流電機的基本工作原理和結構2換向極換向極用來減少電刷與換向器之間的火花。用來減少電刷與換向器之間的火花。 固定電刷的裝置，它與換向器配合實現把電樞繞組固定電刷的裝置，它與換向器配合實現把電樞繞組內部的交流電與電刷外部的直流電相互轉換的功能。內部的交流電與電刷外部的直流電相互轉換的功能。 3電刷裝置電刷裝置換向極個數與主磁極個數相等，位于換向極個數與主磁極個數相等，位于主磁極之間，換向極繞組與電樞繞組串聯。主磁極之間，換向極繞組與電樞繞組串聯。4機座和端蓋機座和端蓋固定主磁極、換向極和端蓋等零部件的支撐件，固定主磁極、換向極和端蓋等零部件的支撐件，也是

8、電機磁路的一部分。也是電機磁路的一部分。 第16章 直流電機的基本工作原理和結構二、轉子結構二、轉子結構1電樞鐵心電樞鐵心用來安放電樞繞組并作為主磁路的一部分。用來安放電樞繞組并作為主磁路的一部分。電樞旋轉時鐵心中的磁通方向不斷變化將引起鐵心損耗。電樞旋轉時鐵心中的磁通方向不斷變化將引起鐵心損耗。為了減少鐵心損耗，用為了減少鐵心損耗，用0.5mm厚硅鋼片疊成。厚硅鋼片疊成。外圓均勻開槽嵌放電樞繞組。外圓均勻開槽嵌放電樞繞組。第16章 直流電機的基本工作原理和結構作用：用來產生感應電動勢；作為產生電磁轉矩的載流導體。作用：用來產生感應電動勢；作為產生電磁轉矩的載流導體。它是實現機電能量轉換的樞紐

9、部件，所以把該繞組所在的部位稱為電樞。它是實現機電能量轉換的樞紐部件，所以把該繞組所在的部位稱為電樞。2電樞繞組電樞繞組由銅導線按一定的規律繞制而成。電樞繞組由銅導線按一定的規律繞制而成。3換向器整流子）換向器整流子） 作用：作用：“內交流與內交流與“外直流相互轉換的作用。外直流相互轉換的作用。 換向器由許多換向片構成，換向片采用紫銅或銅合金制成。換向器由許多換向片構成，換向片采用紫銅或銅合金制成。 第16章 直流電機的基本工作原理和結構16.3 直流電機的勵磁方式和額定值一、勵磁方式一、勵磁方式直流電機勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式勵磁方式不同電機性能不同）。直流電機勵磁繞組的供電方式稱為勵

10、磁方式勵磁方式不同電機性能不同）。 他勵他勵 并勵并勵 串勵串勵 復勵復勵勵磁方式分四種：（以發動機為例）勵磁方式分四種：（以發動機為例）第16章 直流電機的基本工作原理和結構二、額定值二、額定值NP1額定功率額定功率 （W、kW）發電機：指電刷端輸出的電功率；發電機：指電刷端輸出的電功率；電動機：指軸上輸出的機械功率。電動機：指軸上輸出的機械功率。指電機額定運行時的輸出功率指電機額定運行時的輸出功率3. 額定電流額定電流指電機額定運行時電樞出線中的電流。指電機額定運行時電樞出線中的電流。 （A）NI2. 額定電壓額定電壓NU指電機額定運行時電樞出線端的電壓。指電機額定運行時電樞出線端的電壓。 （V）4. 額定轉速額定轉速 （ ）指電機額定運行時電機轉子的轉速。指電機額定運行時電機轉子的轉速。/minrNn5. 額定