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海南风光

第七章直流电动机单相异步电动机步进电机 清华大学电机系电工学教研室 唐庆玉编

第七章 电动机 §7.

2 直流电动机7.2.1 概述7.2.2 工作原理7.2.3 电枢电动势及电压平衡关系7.2.4 电磁转矩7.2.5 机械特性7.2.6 直流电动机的调速7.2.7 直流电动机的使用和额定值§7.3单相异步电动机§7.4步进电机 7.2.1 概述 与异步电动机相比,直流电动机的结构复杂,使用和维护不如异步机方便,而且要使用直流电源. 直流电机的优点: (1)调速性能好:调速范围广,易于平滑调节.(2)起动、制动转矩大,易于快速起动、停车.(3)易于控制. 应用: (1)轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等调速范围大的大型设备.(2)用蓄电池做电源的地方,如汽车、拖拉机等.(3)家庭:电动缝纫机、电动自行车、电动玩具 7.2.2 工作原理

一、 工作原理 U + C N S 电刷 换向片 直流电源 电刷 换向器 线圈 I I 注意:换向片和电源固定联接,线圈无论怎样转动,总是上半边的电流向里,下半边的电流向外.电刷压在换向片上. 由左手定则,通电线圈在磁场的作用下,使线圈逆时针旋转. F F U + C N S 电刷 换向片 I I F F U + C N S 电刷 换向片 I I E E 由右手定则,线圈在磁场中旋转,将在线圈中产生感应电动势,感应电动势的方向与电流的方向相反. 直流发电机 用右手定则判感应电动势Ea的方向 U + C N S E E Ia 电枢绕组电阻Ra 感应电动势 输出电压

二、 直流电机的构成 直流电机由定子、转子和机座等部分构成. 机座 磁极 励磁绕组 转子 励磁式直流电动机结构 1. 转子(又称电枢) 由铁芯、绕组(线圈)、换向器组成. 2. 定子 定子的分类: 永磁式:由永久磁铁做成.励磁式:磁极上绕线圈,然后在线圈中 通过直流电,形成电磁铁. 励磁的定义:磁极上的线圈通以直流电 产生磁通,称为励磁. 根据励磁线圈和转子绕组的联接关系,励磁式的直流电机又可细分为: 他励电动机:励磁线圈与转子电枢的电源分开. 并励电动机:励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上. 串励电动机:励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上. 复励电动机:励磁线圈与转子电枢的联接有串有并,接在 同一电源上. M 他励 Uf If Ia U M 并励 U If M 串励 U M 复励 U 7.2.3 电枢电动势及电压平衡关系 电枢通入电流后,产生电磁转矩,使电机在磁场中转动起来.通电线圈在磁场中转动,又会在线圈中产生感应电动势(用E表示).

一、 电枢中的感应电动势 F F U + C N S 电刷 换向片 I I E E 根据右手定则知,E和原通入的电流方向相反,其大小为: KE:与电机结构有关的常数 n:电动机转速 ? :磁通 单位: ? (韦伯),n(转/每分),E(伏) F F U + C N S 电刷 换向片 I I E E

二、 电枢绕组中电压的平衡关系 因为E与通入的电流方向相反,所以叫反电势. U:外加电压Ra:绕组电阻 M Ra Ia E + C + C U 以上两公式反映的概念:(1)电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比,若想 改变E,只能改变? 或n.(2)若忽略绕组中的电阻Ra,则,可见,当外加电压一定时,电机转速和磁通成反 比,通过改变? 可调速. 7.2.4 电磁转矩 KT:与线圈的结构有关的常数 (与线圈大小,磁极的对数等有关) ? :线圈所处位置的磁通 Ia:电枢绕组中的电流

一、电磁转矩 单位: ? (韦伯),Ia(安培),T(牛顿?米) 由转矩公式可知:(1)产生转矩的条件:必须有励磁磁通和电枢电流.(2)改变电机旋转的方向:改变电枢电流的方向或者 改变磁通的方向.