杭州电子科技大学自动化电机第5讲-直流电机
直流电机自励的原理
直流电机自励的原理
直流电机是通过直流电源供电，在电机内部产生磁场，使之与电机外部磁场相互作用，从而产生旋转力矩。
直流电机的自励原理可以分为分别是自励线圈和永磁直流电机两种情况。
1. 自励线圈直流电机的自励原理：
自励线圈直流电机中有一对励磁线圈，分别称为电枢和电励磁线圈。
电励磁线圈通电时会产生磁场，通过后续的磁场作用，使得电机旋转。
此时电枢线圈中的电流会产生感应电动势，通过电枢接线，使线圈形成电流，反过来电流又通过电枢线圈产生磁场，进而加强电枢感应电动势的作用，形成一个正反馈的过程，最终使电枢磁场达到稳定，电机可以自励并转动。
2. 永磁直流电机的自励原理：
永磁直流电机中，由于电机内部的永磁体已经产生恒定的磁场，所以不需要额外的电励磁线圈。
永磁直流电机由于恒定的永磁磁场，电枢线圈旋转后，电枢线圈内会产生感应电动势，产生的电动势会在电枢线圈内形成闭合回路，并产生电流流过线圈。
电流在线圈中形成的磁场与永磁磁场相互作用，从而带动电枢旋转。
通过以上两种方式，直流电机实现了自励并可以正常工作。
第五篇直流电机-PPT精选
2020/8/2
2020/8/2
• 3、直流电机的可逆性： 一台直流电机原则上既可以作为电动机运行 ，也可以作为发电机运行，只是外界条件不 同而已。如果用原动机拖动电枢恒速旋转， 就可以从电刷端引出直流电动势而作为直流 电源对负载供电；如果在电刷端外加直流电 压，则电动机就可以带动轴上的机械负载旋 转，从而把电能转变成机械能。这种同一台 电机能作电动机或作发电机运行的原理，在 电机理论中称为可逆原理。
第5篇 直 流 电 机
第17章 直流电机的工原理和主要 结构
2020/8/2
• 1.1.1直流电机的主要结构： 如图所示，
2020/8/2
2020/8/2
直流电机由静止的部分定子和旋转的部分 转子两大部分构成：
1、定子部分：定子包括机座、主磁极、换向 极和电刷装置等。
1）主磁极：在大多数直流电机中，主磁极是 电磁铁，为了尽可能的减小涡流和磁滞损 耗，主磁极铁心用1～1.2mm厚的低碳钢板 叠压而成。整个磁极用螺钉固定在机座上 。
• 3．额定电流 I N（A）; • 4．额定转速 n N（r／min）；
• 5．励磁方式和额定励磁电流 I fN（A）
2020/8/2
注意：额定容量，对直流发电机来说，是指 电刷端输出的电功率，对直流电动机来说 ，是指轴上输出的机械功率。
• 所以，直流发电机的额定容量为：
PN UNIN
• 而直流电动机的额定功率为：
2020/8/2
• 1.1.3直流电机的额定值： 为了使电机安全可靠地 工作，且保持优良的运行性能，电机厂家根据国 家标准及电机的设计数据，对每台电机在运行中 的电压、电流、功率、转速等规定了保证值，这 些保证值称为电机的额定值。直流电机的额定值 有：
直流电机的结构和工作原理
直流电机的结构和工作原理1. 直流电机的基础知识嘿，朋友们！今天我们来聊聊直流电机。
没错，就是那个在你家电动玩具里，或者在一些大型机器上转来转去的家伙。
直流电机可不是个简单的转轮子，它背后有一套复杂却又让人觉得神奇的结构和原理。
你可能会问，电机到底是怎么工作的？别急，咱慢慢来，今天就给大家揭开这个小秘密！1.1 直流电机的组成部分首先，我们得知道，直流电机主要由三个部分组成：定子、转子和换向器。
听起来有点高大上，其实就是电机内部的几个重要“角色”。
定子就像电机的“家”，它负责产生一个固定的磁场。
转子呢，咱可以把它想象成电机的小伙子，它在电磁力的作用下旋转，就像一个旋转木马，乐此不疲。
至于换向器嘛，简单来说，它就是个调皮捣蛋的小家伙，负责改变电流的方向，让转子能够持续转动。
1.2 工作原理简单说好了，接下来咱就聊聊工作原理。
直流电机的运行其实很简单，主要是利用了电磁感应原理。
你给电机通电后，电流在转子上流动，转子就会在定子产生的磁场中受力，哗啦一下就开始旋转。
等到转子转到一定角度，换向器会把电流的方向调过来，转子又能继续转下去，简直就像“马达”一样，转个不停。
说白了，就是电流和磁场的“拉锯战”，让这个小家伙源源不断地工作。
2. 直流电机的优缺点2.1 优点当然，直流电机也是有优缺点的，咱先从优点说起。
它的控制非常简单，你只要调节电压，就能轻松地改变转速。
用通俗的话说，就是“调调就行”，非常方便。
而且，直流电机启动时的扭矩很大，能很快达到所需的速度，就像你喝了咖啡后的精神状态，瞬间清醒，干劲十足！再者，它的结构相对简单，维护起来也不费劲，几乎是个“懒人电机”。
2.2 缺点但是，没事就不能光说好，直流电机也有它的缺点。
比如说，换向器容易磨损，使用一段时间后可能就得更换，虽然这也不算太麻烦，但你总不能老是折腾它嘛。
还有，直流电机在高速运转时可能会出现噪音，嘿，这就像是个不太会控制音量的小朋友，欢快得让人有点受不了。
直流电机工作原理
直流电机工作原理直流电机是一种能够将直流电能转化为机械能的装置。
它是现代工业中最常见的电动机之一，被广泛应用于电动车辆、家电、机械设备等领域。
本文将介绍直流电机的工作原理，包括结构、电磁感应和电流控制等方面。
一、结构直流电机由定子和转子组成。
定子是由一系列绕组和磁场产生器构成的，而转子上则搭载着用于产生磁场的电刷和集电环。
当电流通过磁场产生器时，会产生一个磁场，而由于电刷与集电环的存在，磁场会对转子产生作用力，使其旋转。
二、电磁感应直流电机的工作基于电磁感应现象，当通入定子绕组的直流电流发生变化时，会产生电磁感应电势。
这种感应电势会产生一个磁场，与磁场产生器的磁场相互作用，从而产生旋转力矩，驱动转子运动。
三、电流控制直流电机的速度和转矩可以通过控制通入绕组的电流来实现。
当电流增大时，磁场的强度也增大，从而产生更大的力矩，使转子加速。
反之，减小电流则使磁场减弱，转子减速。
因此，通过调节电流的大小，我们可以控制直流电机的转速和转矩。
四、工作原理当输入电源通入直流电机时，电流会流经定子绕组。
磁场产生器会产生一个稳定的磁场，而通过电流控制器调节电流大小，从而控制磁场的强度。
在电流通过绕组时，电磁感应现象会使得绕组周围形成一个磁场。
由于集电环和电刷的作用，将电流输入转子上的绕组。
而由于电刷与集电环间的换极作用，电流始终只流经转子绕组的一部分，使得转子在磁场的作用下旋转。
通过调节电流的大小，我们可以控制电机的转速和转矩。
五、应用领域直流电机因其特点被广泛应用于各种设备和场合。
在家用电器方面，直流电机被用于空调、洗衣机、吸尘器等；在电动交通工具方面，直流电机被应用于电动汽车、电动自行车等；在机械设备方面，直流电机被应用于机床、工程机械等。
由于其可控性和高效性，直流电机在工业自动化领域也有着广泛的应用。
总结：直流电机通过电磁感应现象将直流电能转化为机械能，其工作原理基于磁场的产生和电流的控制。
通过调节通入电机的电流大小，可以控制电机的转速和转矩。
直流电机工作原理简述
直流电机工作原理简述
直流电机是一种常见的电动机，工作原理是利用直流电流通过电枢产生磁场，与永磁体的磁场作用而旋转。
其主要构成部分包括电枢和永磁体。
电枢是电机的转子，由许多绕组组成。
当直流电流通过电枢绕组时，产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，产生力矩。
这个力矩使得电机转子开始旋转。
永磁体是电机的定子，由永磁材料制成。
永磁体产生的磁场始终保持不变，使得电枢受力始终保持方向一致，使电机保持正常运转。
通过改变直流电流的方向或大小，可以控制电枢的磁场与永磁体的相互作用关系，从而实现电机的转速和方向的控制。
总结来说，直流电机工作的原理是通过利用直流电流在电枢绕组中产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，产生力矩从而驱动电机旋转。
通过控制电流的方向和大小，可以控制电机转速和方向。
直流电机ppt
二、直流电二机、的直电流枢电反机应的电枢反应
直流电机的电枢反应
直轴
直轴与交轴：主极的轴线称为直轴，与直轴正交
的轴线叫交轴
电枢反应定义：电机带上负载时，电枢绕组中
交轴
有电流流过，载流的电枢绕组将产生磁动势，电枢磁 动势对主磁场的影响叫电枢反应。
图2-1 直流电机交直轴示意图
电枢反应分类：交轴电枢反应和直轴电枢反应
Te
Rj ：调节电阻
R为j 0时，由于 Ra远小于 ， CeCT2 故不计磁饱和时直流电动机的机 械特性为一稍微下降的直线。如 果计及磁饱和时，交轴电枢反应 呈现去磁作用，曲线下降程度减 小。
图4-2 直流电动机机械特性
五、直流电动机的启动、调速和制动
直流电动机的启动
启动时,n= 0 Ea=0，若加入额定电压，则
工作特性
转矩特性：Te f (P2 )
Te
T0
T2
T0
P2
：转子机械角速度
转矩特性基本呈线性关系；实
际上，P2 增大时，转速略有下 降，故曲线将略微向上弯曲。
效率特性： f (P2 )
P2
P2 P
当不变损耗等于可变损耗 时，电机效率最大。
机械特性
n
u Ce
Ra CeCT
Rj 2
主要内容
2023最新整理收集 do something
一、直流电机的工作原理和基本结构 二、直流电机的电枢反应 三、直流电机基本方程 四、直流电动机的运行特性 五、直流电动机的启动、调速和制动
一、直流电机的工作原理和基本结构
工作原理
电刷
+
N I
U I
–
换向片
S
以电动机为例
直流电机的工作原理与组成
直流电机的工作原理与组成
直流电机是一种将电能转化为机械能的电动机。
其工作原理是利用直流电流通过定子和转子之间的电磁作用力来产生转矩，驱动转子旋转。
直流电机主要由两部分组成：定子和转子。
1. 定子：定子是电机的固定部分，通常由电磁铁线圈和磁铁组成。
电磁铁线圈中通有直流电流，形成磁场。
磁铁则起到增强磁场的作用。
定子的主要作用是产生磁场，用于产生转子的旋转力。
2. 转子：转子是电机的旋转部分，通常由电刷、电枢和电枢磁铁组成。
电刷连接外部电源和电枢，用于给电枢提供电流。
电枢是由导电材料制成的一组线圈，在定子的磁场作用下受到电磁力的作用，产生转矩，驱动电机旋转。
电枢磁铁增强转子磁场，提高电机效率。
直流电机的工作原理可以简单概括为：当电流通过定子线圈时，产生一个磁场。
根据洛伦兹力定律，电流通过磁场产生力的作用，使转子受到一个力矩。
力矩作用下转子开始旋转，电刷不断接通或断开电枢线圈，保持转子的旋转方向，从而实现机械能的转化。
直流电机的转速可通过控制电流、电压或改变电枢或定子的结构来调整。
直流电机工作原理简述
直流电机工作原理简述1.引言1.1 概述概述直流电机是一种常见的电动机，通过直流电源提供电能，将电能转化为机械能的装置。
直流电机由电枢和磁极两部分组成，电枢通电后会产生磁场，而磁极则是通过恒定的磁场来产生转矩。
直流电机的工作原理基于洛伦兹力和摩擦力的相互作用，实现了电能到机械能的转换。
直流电机的基本构成包括电枢和磁极。
电枢由导体绕组和集电刷组成。
通常情况下，电枢绕组由许多个线圈以特定的方式绕在铁芯上，形成电枢线圈。
集电刷则是连接电源和电枢的部件，它和电枢相连，并能提供电流给电枢。
磁极由永久磁体或电磁铁构成，产生一个恒定的磁场。
当电枢通电时，电流会在电枢线圈中流动，通过洛伦兹力的作用，电流会在磁场中产生力，由于线圈在磁场中的排列方式，这些力合成后会产生一个旋转的力矩。
而由于磁极产生的恒定磁场，使得这个力矩保持持续的方向，驱动电枢绕着固定轴进行旋转。
直流电机的工作原理可以通过以下四个基本步骤进行解释：首先，当电枢通电时，电流在线圈中流动；然后，这个电流在磁场中会产生一个力；接着，这个力会产生一个力矩；最后，力矩将驱动电枢绕着轴旋转，从而将电能转化为机械能。
直流电机的应用广泛，可以用于各种场合，如机械设备、汽车、船舶等。
随着科技的进步，直流电机得到了不断的改进和发展，特别是新型材料和控制技术的应用，使得直流电机在效率、功率密度和可靠性等方面得到了显著提升。
因此，直流电机在未来的应用前景非常广阔，有望在更多领域发挥重要作用。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分来系统地介绍直流电机的工作原理。
在引言部分，首先会对直流电机进行概述，包括对直流电机的定义和重要性进行简要说明。
接着，会介绍本文的文章结构，概述各个部分所涵盖的内容，使读者能够对全文的框架有一个清晰的了解。
最后，会明确本文的目的，即对直流电机的工作原理进行简述和应用前景进行展望。
正文部分将主要分为两个小节。
首先，在2.1小节中，将介绍直流电机的基本构成，包括定子、转子、换向器等关键部件的功能和作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
T T2 T0 TL
3.7.2 他励直流电动机的功率关系
U Ea I a Ra
UI a Ea I a I Ra
2 a
P P p 1 M Cua
电磁功率
W
PM T
T T2 T0
PM PM T 2n 60 PM 9.55 n
kW
电枢电动势的方向由电机的转向和主磁场方向决 定，其中只要一个方向改变，电动势方向就随之 改变；两个同时改变，电动势方向不变。
电磁转矩的方向由电机的转向和电流方向决定， 其中只要一个方向改变，电磁转矩方向就随之改 变；两个同时改变，电磁转矩方向不变。
3.5.3 直流电机的电枢反应
电枢磁通势—电机负载运行时，电枢绕组中就有 电流，电枢电流就会产生磁通势，称为电枢磁通 势（电枢反应磁通势）。
励磁电流
If =
Uf Rf
每极气隙磁通
f (I f , Ia )
3.6.2 功率关系
Ia Ea U I a Ra 2 Ea I a UI a I a Ra P2 pCua
+
n
U RL N Ea S
T T0
T1
P2—发电机输出的电功率
Ia
pCua—电枢回路的的铜损
则 T
pz I a Ct I a 2a
Ct 9.55Ce
结论： 电枢电动势的方向——楞次定律； 电磁转矩（安培力）的方向——左手定则；
发电机中——电磁转矩与转速方向相反，也与原 动机输入转矩相反，是制动性转矩； 电动机中——电流方向与电压方向一致，电磁力 矩方向与转速方向一致，是拖动性转矩，而产生 的电动势方向与电压或电流的方向相反；
P 1
NБайду номын сангаас
PN
PN IN UN
P32
例题3-2 一台直流电动机,其额定功率为PN=160KW, 额 定电压为UN=220V, 额定转速为nN=1500r/min, 额定 效率为N=90%, 求该电动机的输入功率P1,额定电流IN 和额定输出转矩TN各为多少?
解:
P 1
N
PN
P IN 1 UN
3.5.2 电磁转矩
1.电磁转矩
一根导体所受的平均电磁力： f av 其中 ia=Ia/2a,
Bavliia
Ia为电枢总电流；
D 一根导体电磁转矩：T1 f av 2 总电磁转矩： T Bav li I a z D 2a 2 由： Bav li , D 2 p
Ct pz 2a ——转矩常数
pz 2 n PM T I a 2a 60 pz nI a Ea I a 60a
则
+
U RL
-
N n
Ea Ia S
T
T0 T1
P 1 P M p0 P2 pCua pm pFe
RL
N
T
P2
n
Ea
Ia T0
P0
P1
T1
S
他励直流发电机的功率流图
PM P2 p0
PM ( 9550 ) n
他励直流电动机的功率关系
P1
N n
T
Ea
Ia
T0 T2
P2
If +
S
Uf Pcuf G
他励直流电动机的功率流图
pcuf
pcua I Ra
2 a
p0 pm pFe
P 1 UI a
PM Ea I a T P2 T2
3.6 直流发电机
3.6.1 直流发电机稳定运行时的基本方程式
正方向
Ea U I a Ra
U
电枢回路方程
T1 Ia n
T0
电枢电动势 电磁转矩
Ea Ce n
T Ct I a
T G E a If
Uf
稳定运行时转 矩关系
T1 T T0
发电机惯例
总损耗
p p
m
pFe pCua ps
电动机的效率
p P2 1 P P2 p 1
3.7.3 直流电动机的工作特性
1.转速特性
当U=UN ，If=IfN时，n=f(Ia)的关系就称为转 速特性。
Ea Ce N n
U N Ea I a Ra
解： 额定电流
电枢电阻 输出转矩 电磁转矩 输入功率
I a PN pcua p0 U N
2 Ra pcua I a
T2 N PN N 9.55 PN nN TN 9.55PM nN 9.55( PN p0 ) nN P 1 P N pcua p0 PN P 1
效率
作业
思考题：p65/题3.6-3.13（做在书上）
P67，题3.4, 3.5（做的作业本上）
电机与拖动基础（第5讲）
主讲人：王永忠 杭州电子科技大学自动化学院 2013.3.14
第3章 直流电机原理
3.5 电枢电动势与电磁转矩 3.6 直流发电机 3.7 直流电动机运行原理
3.5 电枢电动势与电磁转矩
3.5.1 电枢电动势
—指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是电枢绕 组每个支路里的感应电动势。 1.电枢电动势的计算（每个支路里所有元件的平均感生电动势 之和） 平均磁密： 每根导体的平均电动势： 其中线速度： 电枢电动势： ——电动势常数 则 τ—极距， li –电枢轴向长度
pcuf
p0 pm pFe
PM Ea I a T
pcua I Ra
2 a
P 1 T 1
P2 UIa
总损耗
p p
Cuf
pm pFe pCua ps
ps为附加损耗或杂散损耗，有补偿的按0.5％计算 ，没有补偿的按1％计算。 发电机效率
p P2 1 P P2 p 1
额定负载时，直流发电机的效率与电机的容量有关。10kW 以下的小电机，效率约为75%-85%；10-100kW的，效率约 为85%-90%;100-1000kW的电机，效率约为88%-93%。
3.7 直流电动机运行原理
电机的可逆原理
保持发电机的U不变，减少原动机的输出功率，发电机的转速 n下降。当 下降到一定程度时，使得 Ea=U, 此时 Ia=0，发电 机输出的电功率 P2=0，原动机输入的机械功率仅仅用来补偿 电机的空载损耗。继续降低原动机的n ，将有Ea<U，Ia反向， 这时电网向电机输入电功率，电机进入电动机状态运行。同 理，上述的物理过程也可以反过来，电机从电动机状态转变
到发电机状态。
正方向
U
U
T1 Ia n
G I f Ea
T0 T
Ia
T
M I f Ea
n
T0 T2
Uf
Uf
直流发电机惯例
直流电动机惯例
稳态运行的基本方程式
Ea Ce n
U Ea I a Ra
T Ct I a
If
Uf Rf
f (Ia , I f )
UN Ra n Ia Ce Ce
2. 转矩特性 当U=UN,If=IfN时，T=f(Ia)的关系就称为转矩特性。
3. 效率特性 当U=UN,If=IfN时，η=f(Ia)的关系就称为效率特性。
直流电动机的工作特性
n,η,T
n
T
Ia
P32
例题3-1 一台直流发电机,其额定功率为PN=145KW, 额 定电压为UN=230V, 额定转速为nN=1450r/min, 额定 效率为N=90%, 求该发电机的输入功率P1及额定电流IN 各为多少? 解:
原动机输送给发电机的机械功率
T1 T T0 T1 T T0
P 1 P M p0
p0 T0 pm pFe
P1—原动机输入的机械率 PM—电磁功率
p0—空载损耗
pm—机械摩擦损耗
pFe—铁损 (若励磁和转速不变，铁损也不变）
电磁功率PM传送到哪里了？
PN TN 9.55 nN
第15页
例题、一台额定功率PN =6kW的他励直流电动机，它 的额定电压Un=220V，额定转速nN=1000r/min，电枢铜 耗pcua=500W，空载损耗p0=395W，求额定运行情况下 电动机的额定电流Ia 、输出转矩T2N、电磁转矩TN、电 枢电阻Ra及效率 ？（忽略附加损耗）
电枢磁通势的出现，必然会影响空载时只有励磁 磁通势单独作用的磁场，有可能改变气隙磁密的 分布情况及每极磁通量的大小，这种现象成为电 枢反应。
3.5.3 直流电机的电枢反应
3.去磁效应—由于实际 电机的空载工作点通 常去在磁化特性的膝 点处，磁通势增加。 磁密增加的少，磁通 势减少，磁密较少的 多。使一个磁极下平 均磁密减少。使得每 极总磁通减少，称为 电枢反应的去磁效应。