电机与拖动基础及MATLAB仿真 教学课件 作者 陈亚爱 第4章 直流电机.ppt

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1、电机与拖动基础及MATLAB仿真陈亚爱周京华编著李正熙主审Page2本课程的章节和内容绪论第1章变压器第2章三相交流电动机第3章三相交流电动机的电力拖动第4章直流电机第5章直流电动机的电力拖动第6章驱动和控制微电机第7章电动机容量的选择Page3第4章直流电机本章内容4.1直流电机工作原理4.2直流电机的磁场4.3直流电机的基本方程4.4直流发电机的运行特性与试验测试4.5直流电动机的工作特性与试验测试4.6直流电机的换向4.7实例（应用）4.8直流电机性能的仿真Page4本章教学基本要求1.了解直流电机主要结构和励磁方式，注意换向器和电刷的作用，掌握其

2、额定值。2.熟悉直流电机的基本工作原理，理解感应电动势和电磁转矩这两个机电能量转换要素的物理意义，掌握其计算方法。3.掌握直流电机的基本平衡方程和功率流程，以及不同励磁方式的工作特性。4.了解电枢反应对换向的影响和改善换向措施。Page5本章教学基本要求直流电机的基本平衡方程和工作特性。重点：直流电机的换向。难点：Page6Page7提问什么是直流电机？有什么作用？作用是将直流电能转换成机械能拖动生产机械并完成一定工艺要求或将机械能转换成直流电能供直流用电设备。把电能转换为机械能的直流电机称为直流电动机，把机械能转换为电能的直流电机称为直流发电机。直流电

3、机是将直流电能转换为机械能或将机械能转换为直流电能的一种装置。直流发电机的工作原理是建立在电磁感应定律基础上的，变化的磁场在导体中要感应电动势是发电机工作的基本原理，图4-1所示为简单直流发电机模型。Page84.1直流电机工作原理4.1.1直流电机的基本工作原理及主要结构1．直流发电机的基本工作原理a）wt=0°时，A端⊙X端⊕b）wt=180°时，A端⊙X端⊕电刷B1(+)B2(-)电刷B1(+)B2(-)图4-1直流发电机工作原理给励磁绕组通入直流电，将在固定的主磁极呈现上为N极、下为S极。N和S极之间是电枢，电枢铁心上安放着由A和X两根导体组成的

4、电枢线圈，线圈的首端（A）和末端（X）分别连在两个相互绝缘的半圆形铜质换相片上，换相片形成的整体称为换相器。换相器固定在转轴上，且与转轴绝缘。换相片上安放着一对固定不动的电刷B1和B2，电刷能与外电路联接。固定不动的部分（主磁极、电刷等）被称为定子，随转轴转动的部分（线圈、电枢铁心、换相器等）被称为转子（又称电枢）。Page94.1直流电机工作原理4.1.1直流电机的基本工作原理及主要结构1．直流发电机的基本工作原理a）wt=0°时，A端⊙X端⊕b）wt=180°时，A端⊙X端⊕电刷B1(+)B2(-)电刷B1(+)B2(-)图4-1直流发电机工作原理磁

5、极N和S所产生气隙磁通密度沿空间分布如图4-2所示。定、转子之间有一空隙，称为气隙。图4-2气隙磁通密度分布和线圈AX感应电动势当原动机拖动电枢逆时针方向旋转时，导体切割磁力线，根据电磁感应定律，导体内产生感应电动势，大小为e=Bxlv，式中，Bx为导体所在处的磁通密度（Wb/m2），l为导体的有效长度（m），v为导体的线速度（m/s），e为感应电动势（V）。Page104.1直流电机工作原理4.1.1直流电机的基本工作原理及主要结构1．直流发电机的基本工作原理a）wt=0°时，A端⊙X端⊕b）wt=180°时，A端⊙X端⊕电刷B1(+)B2(-)电刷B

6、1(+)B2(-)图4-1直流发电机工作原理感应电动势方向由右手定则判定，展开右手使大拇指与四指呈90°，当磁力线指向手心，大拇指指向导体运动方向时，则四指的指向为导体中感应电动势的方向。发电机工作时，N极下导体电动势指向纸外，电刷B1总为“+”；S极下导体电动势指向纸内，电刷B2总为“－”，不难看出，线圈中的电动势是交流的，而通过换向器的作用，使电刷间的电动势为直流的，如图4-3所示。Page114.1直流电机工作原理4.1.1直流电机的基本工作原理及主要结构1．直流发电机的基本工作原理a）wt=0°时，A端⊙X端⊕b）wt=180°时，A端⊙X端⊕电

7、刷B1(+)B2(-)电刷B1(+)B2(-)图4-1直流发电机工作原理图4-3电刷B1B2间的电动势换向器和电刷的共同作用：①将线圈中的交流电动势整流成刷间的直流电动势；②把转动的电路与外面不转的电路联接。Page124.1直流电机工作原理4.1.1直流电机的基本工作原理及主要结构1．直流发电机的基本工作原理a）wt=0°时，A端⊙X端⊕b）wt=180°时，A端⊙X端⊕电刷B1(+)B2(-)电刷B1(+)B2(-)图4-1直流发电机工作原理图4-3电刷B1B2间的电动势从刷间电动势波形看，脉动很大，为了减小电动势的脉动程度，实际电机采用很多元件组成

8、电枢线圈，均匀分布在电枢表面，并按一定规律联接，刷间串联元件数增多，脉动减小，可