电机及拖动直流电机原理及结构.ppt

优选电机及拖动直流电机原理及结构
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第一节 直流电机的工作原理与结构
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一、直流电机的主要结构
定子
转子
主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成
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一、直流电机的铭牌数据
额定条件下电机所能提供的功率
指电刷间输出的额定电功率
发电机
指轴上输出的机械功率
电动机
发电机：是指输出额定电压；
电动机：是指输入额定电压。
在额定工况下，电机出线端的平均电压
在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流
在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时对应的转速。
对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流
电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。
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电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定状态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大于额定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。
二、直流电机系列
所谓系列电机就是在应用范围、结构形式、性能水平和生产工艺等方面有共同性，功率按一定比例递增，并成批生产的一系列电机。我国目前生产的直流电机的主要系列有：
Z3系列
为一般用途的小型直流电机系列。
ZF和ZD系列
为一般用途的中型直流电机系列。
ZZJ系列
为起重、冶金用直流电动机系列。
此外还有ZQ直流牵引电动机系列及Z-H和ZF-H船用电动机和发电机系列等。
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第三节 直流电机的电枢绕组
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一、直流电机电枢绕组的一般介绍
元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。
元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中一根称为首端，另一根称为末端。
极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用 表示。
叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。
波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串联起来，象波浪式的前进。
第一节距 ：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。
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第二节距 ：连至同一换向片上的两个元件中第一个元件的下层边与第二个元件的上层边间的距离。
合成节距 ：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。
单叠绕组
单波绕组
换向节距 ：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。
二、直流电机电枢绕组的基本形式
（一） 单叠绕组
单叠绕组的特点是相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向节距均为1,即： 。
单叠绕组的展开图是把放在铁心槽里、构成绕组的所有元件取出来画在一张图里，展示元件相互间的电气连接关系及主磁极、换向片、电刷间的相对位置关系。
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单叠绕组的展开图
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根据单叠绕组的展开图可以得到绕组的并联支路电路图:
单叠绕组的的特点：
1）同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与支路数相同。
2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势。
3）电枢电流等于各支路电流之和。
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（二） 单波绕组
单波绕组的特点是合成节距与换向节距相等，展开图如下图所示。
两个串联元件放在同极磁极下，空间位置相距约两个极距；沿圆周向一个方向绕一周后，其末尾所边的换向片落在与起始的换向片相邻的位置。
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单波绕组的并联支路图:
单波绕组的特点
1）同极下各元件串联起来组成一条支路，支路对数为1，与磁极对数无关；
2）当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线，支路电动势最大；
3）电刷数等于磁极数；
4）电枢电动势等于支路感应电动势；
5）电枢电流等于两条支路电流之和。
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第四节 直流电机的磁场
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直流电机中除主极磁场外，当电枢绕组中有电流流过时，还将会产生电枢磁场。电枢磁场与主磁场的合成便形成了电机中的气隙磁场，它直接影响电枢电动势和电磁转矩的大小。要了解气隙磁场的情况，就要先分析清楚主磁场和电枢磁场的特性。
一、直流电机的空载磁场
直流电机的空载是指电枢电流等于零或者很小，电枢磁动势也很小，且可以不计其影响的一种运行状态，此时电机无负载，发电