船舶电气课件船舶电机.pptx

《船舶电气课件船舶电机.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、1.1直流电机本章概述实现电能与机械能相互转换的设备称为电机。应用旋转的方式进行能量转换的电机叫旋转电机，把机械能转换为电能的旋转电机称作发电机，根据电磁原理把电能转换为机械能的旋转电机称为电动机。船用电机在船舶的整个电器设备中占有很大的比例。一般几千吨位以上的船舶，电机的总数量可超过百台以上，若为电力推动船舶，电机数量更多。根据电流种类电机分交流电机和直流电机。直流电机是实现机械能和直流电能相互转换的一种旋转电器装置。直流电机是可逆的。一台直流电机既可作为发电机使用，也可以作为电动机使用。在作为电动

2、机使用时，它将电能转换为机械能，并且具有良好调速性能，调速设备简单，有较大的起动转矩和制动转矩等优点，在现代船舶上有时被用在要求起动转矩大调速性能好和有较大的过载能力的起货机或电动舵机的电力拖动上。在作为发电机使用时，它把机械能转换为电能。直流发电机早期作为主电源在船舶上普遍应用，与交流发电机比较，存在的主要缺点是：电压不能变换以及结构复杂，造价高和维护工作量大等。现在大多数船舶采用交流发电机替代直流发电机，但有些船舶仍用直流发电机作为变流机组向直流电力拖动系统提供直流电能。有些船舶主机轴带发电机也是

3、直流发电机，如远洋捕捞船的拖网机。所以直流电机仍然是船舶电气设备的主要类型之一。本章主要介绍，直流电机的工作原理、结构特点、励磁方式和直流发电机、直流电动机的基本运行特性等。1.1直流电机本章主要讲解内容第一节直流电机的工作原理与结构第二节电枢绕组的感应电势和电磁转矩第三节直流发电机的运行特性第四节直流电动机的运行特性第一节直流电机的工作原理与结构一、直流电机的工作原理1.直流电机工作原理1）图1-1直流发电机的原理图2）图1-2电刷间的电势2.直流电机的电枢绕组1）图1-2电刷间的电势2）图1-3直

4、流电机绕组示意图3）图1-4电枢绕组的连接电路图(a)导体ab处于N极下(b)导体ab处于S极下图1-1直流发电机的原理图图1-2电刷间的电势图1-3直流电机绕组示意图B-10991011121234567834A+图1-4电枢绕组的连接电路图图1-5电刷偏离几何中性线示意图二、直流电动机的工作原理(a)导体ab处于N极下(b)导体ab处于S极下图1-6直流电动机原理图三、直流电机的结构直流电机主要由定子和转子两大部分组成。图1-7是直流电机的解体图。定子由主磁极、换向极、机座、端盖和电刷装置等组

5、成，转子由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。图1-7直流电机解体图返回图1-8换向器的结构四、直流电机的额定值（1）额定功率（）（2）额定电流（3）额定电压（4）额定转速（5）额定励磁电压（6）额定工作方式第二节电枢绕组的感应电势和电磁转矩一、电枢绕组的感应电势无论是直流发电机还是直流电动机，当它们运行时，即电枢以一定的转速向一个方向旋转时，嵌在电枢铁心槽内的电枢绕组便切割主磁通，产生感应电势。图1-9表示直流电机在空载时，空气隙磁密B沿电枢圆周分布曲线及电枢绕组电势。图中只画出绕组元件的

6、上层边，而电刷通过换向片与几何中性线的元件相连图1-9主磁场磁密分布曲线及电枢绕组电势当电枢旋转时，分布在电枢上的绕组元件便产生感应电势，根据电磁感应定律，距中性线x处导体的感应电势为：式中,Bx表示距离中性线x处的气隙磁密；l表示电枢绕组导体的有效长度；v表示电枢旋转的线速度。也是导体切割主磁场的线速度。正、负电刷间总的感应电势是由每个支路电势决定的，因此必须把任一瞬间构成一条支路的全部串联导体所感应的电势相加起来。若以图1-3环形绕组电机为例，设为电枢

7、绕组总导体根数，则每条支路全部串励导体根数为N/2。总电势为:实际上，由于气隙磁密沿电枢圆周分布是梯形的，因而在一条支路中，每根导体的感应电势也随其所在位置的磁密不同而不同。为了简化计算，我们将Bx等效为平均值B，其等效磁通为。经过整理计算，其感应电势的计算公式可以表示为：二、电枢绕组的电磁转矩根据电磁力定律，无论是直流发电机还是直流电动机，当电枢绕组中流过电流时，导体便受到电磁力的作用，电磁力的方向根据左手定则确定。如图1-10所示。电磁力对于电枢轴心又形成转矩，该转矩即为电枢绕组的电磁转矩。电磁转

8、矩是由电磁力产生的，而电磁力与气隙中的磁密和电枢绕组电流成正比，所以电磁转矩T正比于电枢电流Ia及每极磁通φ，其计算公式为:三、直流电机的电磁功率电磁转矩所对应的功率称为电磁功率Pm，根据功率的计算公式和电磁感应的公式可以推导出电磁功率表达式。电磁功率Pm即可以由电磁转矩T和角速度Ω相乘而得，也可以由感应电势Ea和电枢电流Ia的乘积来求得，所以电磁功率是机械能与电能的转换环节。电磁功率的表达式为:在能量转换的过程中必然有损耗。直流电机的损耗有以下几种：机