第一章直流电机工作原理PPT课件
-
第一章 直流电机的基本工作原理
电机是利用电磁作用原理进行能量 转换的机械装置。直流电机能将直 流电能转换为机械能，或将机械能 换转为直流电能。将直流电能转换 为机械能的叫做直流电动机，将机 械能转换为直流电能的叫做直流发 电机。
1
Байду номын сангаас -
• 直流电动机的主要优点是起动性能 和调速性能好，过载能力大。因此， 应用于对起动和调速性能要求较高 的生产机械，例如大型机床、电力 机车、轧钢机、矿井卷扬机、船舶 机械、造纸机和纺织机等都广泛采 用直流电动机作为原动机。
18
-
三、直流电机的结构
• 由直流电动机和直流发电机工作原理示 意图可以看到，直流电机的结构应由定 子和转子两大部分组成。
19
-
20
-
• 定子：直流电机运行时静止不动的部分称为 定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、 主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等 组成。
• 转子：运行时转动的部分称为转子，其主要 作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流 电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为 电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组，换向 器和风扇等组成。
导体ab在S极下，a点低电位， b点高电位；导体cd在N极下，c 点低电位，d点高电位；电刷A极 性仍为正，电刷B极性仍为负。
可见，和电刷A接触的导体总 是位于N极下，和电刷B接触的导 体总是位于S极下，
15
-
可见，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电 刷B接触的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总是 正的，电刷B的极性总是负的，在电刷A、B两端可获得 直流电动势。
13
-
直流发电机是将机械能 转变成电能的旋转机械。
当原动机驱动电机转子 逆时针旋转时同，线圈 abcd将感应电动势。 如右图，导体ab在N极下，a 点高电位，b点低电位； 导体cd在S极下，c点高电 位，d点低电位；电刷A 极性为正，电刷B极性为 负。
14
-
当原动机驱动电机转子逆时针
旋转180 0 后 ，如右图。
实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线 圈。线圈分布在电枢铁心表面的不同位置，按照一定 的规律连接起来，构成电机的电枢绕组。磁极也是根 据需要N、S极交替旋转多对。
16
-
直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
致； 3. 从空间看， 电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不
9
-
• 实际的直流电动机，电枢圆周上均匀地 嵌放许多线圈，相应地换向器由许多换 向片组成，使电枢线圈所产生的总的电 磁转矩足够大并且比较均匀，电动机的 转速也就比较均匀。
10
-
直流电动机运行时的几点结论
1. 外施电压、电流是直流， 电枢线圈内电流是交流； 2. 线圈中感应电势与电流方向相反； 3. 线圈是旋转的，电枢电流是交变的。 电枢电流产
6
-
直流电动机是将电能转变成机 械能的旋转机械。
把电刷A、B接到直流电源上， 电刷A接正极，电刷B接负极。此时 电枢线圈中将电流流过。如右图。
在磁场作用下，N极性下导体 ab受力方向从右向左，S 极下导体 cd受力方向从左向右。该电磁力形 成逆时针方向的电磁转矩。当电磁 转矩大于阻转矩时，电机转子逆时 针方向旋转。
4
-
第一节 直流电机的基本工作原理及结构 一、直流电动机的基本工作原理
5
-
• 图1—1是一台最简单的直流电机的模型。N和S 是一对固定的磁极，可以是电磁铁，也可以是 永久磁铁。磁极之间有一个可以转动的铁质圆 柱体，称为电枢铁心。铁心表面固定一个用绝 缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端分别 接到相互绝缘的两个弧形铜片上，弧形铜片称 为换向片，它们的组合体称为换向器，在换向 器上放置固定不动而与换向片滑动接触的电剧 A和B，线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。 电枢铁心、电枢线圈和换向器构成的整体称为 电枢。
生的磁场在空间上是恒定不变的； 4. 产生的电磁转矩Tem与转子转向相同， 是驱动性质；
11
-
二、直流发电机的基本工作原理
• 直流发电机的模型与直流电动机相同， 不同的是电刷上不加直流电压，而是用 原动机拖动电枢朝某一方向例如朝逆时 针方向旋转
12
-
右图为直流发电机的 物理模型，N、S为定子磁 极，abcd是固定在可旋转 导磁圆柱体上的线圈，线 圈连同导磁圆柱体称为电 机的转子或电枢。线圈的 首末端a、d连接到两个相 互绝缘并可随线圈一同旋 转的换向片上。转子线圈 与外电路的连接是通过放 置在换向片上固定不动的 电刷进行的。
变的磁场； 4. 产生的电磁转矩M与转子转向相反， 是制动性质；
17
-
电机的可逆原理
• 从以上分析可以看出：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， 取决于外界不同的条件。将直流电源加于电刷， 输入电能，电机能将电能转换为机械能，拖动 生产机械旋转，作电动机运行；如用原动机拖 动直流电机的电枢旋转，输入机械能，电机能 将机械能转换为直流电能，从电刷上引出直流 电动势，作发电机运行。同一台电机，既能作 电动机运行，又能作发电机运行的原理，称为 电机的可逆原理。
2
-
• 直流电机的主要缺点： • 结构复杂，使用有色金属多，生产
工艺复杂，价格昂贵。运行可靠性 差。 • 直流发电机主要用作直流电源 • 供给直流电动机、电解、电镀等所 需的直流电能。
3
-
本章主要分析直流电动机的结构、工作原 理和运行性能，共分以下七个部分：
• 1．直流电机的工作原理及结构（2学时） • 2．直流电机的绕组（4学时） • 3．直流电机的磁场（2学时） • 4．感应电动势和电磁转矩的计算（2学时） • 5．直流电动机（2学时） • 6．直流发电机（2学时） • 7．直流电机的换向（1学时）
7
-
当电枢旋转到右图所示位置时 原N极性下导体ab转到S极下， 受力方向从左向右，原S 极 下导体cd转到N极下，受力 方向从右向左。该电磁力形 成逆时针方向的电磁转矩。 线圈在该电磁力形成的电磁 转矩作用下继续逆时针方向 旋转。
8
-
• 加于直流电动机的直流电源，借助于换 向器和电刷的作用，使直流电动机电枢 线圈中流过的电流，方向是交变的，从 而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不 变．确保直流电动机朝确定的方向连续 旋转。这就是直流电动机的基本工作原 理。
第一章 直流电机的基本工作原理
电机是利用电磁作用原理进行能量 转换的机械装置。直流电机能将直 流电能转换为机械能，或将机械能 换转为直流电能。将直流电能转换 为机械能的叫做直流电动机，将机 械能转换为直流电能的叫做直流发 电机。
1
Байду номын сангаас -
• 直流电动机的主要优点是起动性能 和调速性能好，过载能力大。因此， 应用于对起动和调速性能要求较高 的生产机械，例如大型机床、电力 机车、轧钢机、矿井卷扬机、船舶 机械、造纸机和纺织机等都广泛采 用直流电动机作为原动机。
18
-
三、直流电机的结构
• 由直流电动机和直流发电机工作原理示 意图可以看到，直流电机的结构应由定 子和转子两大部分组成。
19
-
20
-
• 定子：直流电机运行时静止不动的部分称为 定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、 主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等 组成。
• 转子：运行时转动的部分称为转子，其主要 作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流 电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为 电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组，换向 器和风扇等组成。
导体ab在S极下，a点低电位， b点高电位；导体cd在N极下，c 点低电位，d点高电位；电刷A极 性仍为正，电刷B极性仍为负。
可见，和电刷A接触的导体总 是位于N极下，和电刷B接触的导 体总是位于S极下，
15
-
可见，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电 刷B接触的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总是 正的，电刷B的极性总是负的，在电刷A、B两端可获得 直流电动势。
13
-
直流发电机是将机械能 转变成电能的旋转机械。
当原动机驱动电机转子 逆时针旋转时同，线圈 abcd将感应电动势。 如右图，导体ab在N极下，a 点高电位，b点低电位； 导体cd在S极下，c点高电 位，d点低电位；电刷A 极性为正，电刷B极性为 负。
14
-
当原动机驱动电机转子逆时针
旋转180 0 后 ，如右图。
实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线 圈。线圈分布在电枢铁心表面的不同位置，按照一定 的规律连接起来，构成电机的电枢绕组。磁极也是根 据需要N、S极交替旋转多对。
16
-
直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
致； 3. 从空间看， 电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不
9
-
• 实际的直流电动机，电枢圆周上均匀地 嵌放许多线圈，相应地换向器由许多换 向片组成，使电枢线圈所产生的总的电 磁转矩足够大并且比较均匀，电动机的 转速也就比较均匀。
10
-
直流电动机运行时的几点结论
1. 外施电压、电流是直流， 电枢线圈内电流是交流； 2. 线圈中感应电势与电流方向相反； 3. 线圈是旋转的，电枢电流是交变的。 电枢电流产
6
-
直流电动机是将电能转变成机 械能的旋转机械。
把电刷A、B接到直流电源上， 电刷A接正极，电刷B接负极。此时 电枢线圈中将电流流过。如右图。
在磁场作用下，N极性下导体 ab受力方向从右向左，S 极下导体 cd受力方向从左向右。该电磁力形 成逆时针方向的电磁转矩。当电磁 转矩大于阻转矩时，电机转子逆时 针方向旋转。
4
-
第一节 直流电机的基本工作原理及结构 一、直流电动机的基本工作原理
5
-
• 图1—1是一台最简单的直流电机的模型。N和S 是一对固定的磁极，可以是电磁铁，也可以是 永久磁铁。磁极之间有一个可以转动的铁质圆 柱体，称为电枢铁心。铁心表面固定一个用绝 缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端分别 接到相互绝缘的两个弧形铜片上，弧形铜片称 为换向片，它们的组合体称为换向器，在换向 器上放置固定不动而与换向片滑动接触的电剧 A和B，线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。 电枢铁心、电枢线圈和换向器构成的整体称为 电枢。
生的磁场在空间上是恒定不变的； 4. 产生的电磁转矩Tem与转子转向相同， 是驱动性质；
11
-
二、直流发电机的基本工作原理
• 直流发电机的模型与直流电动机相同， 不同的是电刷上不加直流电压，而是用 原动机拖动电枢朝某一方向例如朝逆时 针方向旋转
12
-
右图为直流发电机的 物理模型，N、S为定子磁 极，abcd是固定在可旋转 导磁圆柱体上的线圈，线 圈连同导磁圆柱体称为电 机的转子或电枢。线圈的 首末端a、d连接到两个相 互绝缘并可随线圈一同旋 转的换向片上。转子线圈 与外电路的连接是通过放 置在换向片上固定不动的 电刷进行的。
变的磁场； 4. 产生的电磁转矩M与转子转向相反， 是制动性质；
17
-
电机的可逆原理
• 从以上分析可以看出：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， 取决于外界不同的条件。将直流电源加于电刷， 输入电能，电机能将电能转换为机械能，拖动 生产机械旋转，作电动机运行；如用原动机拖 动直流电机的电枢旋转，输入机械能，电机能 将机械能转换为直流电能，从电刷上引出直流 电动势，作发电机运行。同一台电机，既能作 电动机运行，又能作发电机运行的原理，称为 电机的可逆原理。
2
-
• 直流电机的主要缺点： • 结构复杂，使用有色金属多，生产
工艺复杂，价格昂贵。运行可靠性 差。 • 直流发电机主要用作直流电源 • 供给直流电动机、电解、电镀等所 需的直流电能。
3
-
本章主要分析直流电动机的结构、工作原 理和运行性能，共分以下七个部分：
• 1．直流电机的工作原理及结构（2学时） • 2．直流电机的绕组（4学时） • 3．直流电机的磁场（2学时） • 4．感应电动势和电磁转矩的计算（2学时） • 5．直流电动机（2学时） • 6．直流发电机（2学时） • 7．直流电机的换向（1学时）
7
-
当电枢旋转到右图所示位置时 原N极性下导体ab转到S极下， 受力方向从左向右，原S 极 下导体cd转到N极下，受力 方向从右向左。该电磁力形 成逆时针方向的电磁转矩。 线圈在该电磁力形成的电磁 转矩作用下继续逆时针方向 旋转。
8
-
• 加于直流电动机的直流电源，借助于换 向器和电刷的作用，使直流电动机电枢 线圈中流过的电流，方向是交变的，从 而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不 变．确保直流电动机朝确定的方向连续 旋转。这就是直流电动机的基本工作原 理。
合集下载
直流电机ppt
电刷
换向器
直流电源(-)电刷换向器线圈工作原理
电刷
由左手定则，通电线
+
F N
I
圈在磁场的作用下， U
将受到力的作用，使
F I
线圈逆时针旋转。
–
S
换向片
图1-2 电枢线圈旋转方向示意图
电刷与电源固定联接，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。
基本结构
图1-3 直流电机剖面图
作用：整流或逆变的作用 构成：由许多具有鸽尾形的换向片叠成
直流电机的额定值
PN ：电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机输出功率。 对电动机而言，指轴上的输出机械功率。
U N ：额定状态下，电枢出线端电压。 IN ：电机在额定电压下运行，输出功率为额定功率时，电机
的线电流。 nN ：额定状态下运行时转子转速。
a) 电枢反应增磁
b) 电枢反应去磁
图2-3 电刷不在几何中性线上时，电枢磁动势的直轴分量
三、直流电动机基本方程
电压平衡方程
U E Ia Ra
E Cen
U ：外加电压 Ra: 绕组电阻
Ra
+
+
Ia
U
ME
–
–
图3-1 稳态运行时直流电机电路图
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。
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。
《电机原理》直流电机PPT课件
绕组端部
图1-4 直流电机横剖面示意图
一、结构
1、定子
（1）主磁极 作用：产生直流磁场。 分类：永磁式、电磁式 电磁式的构成： ①铁心，由1～1.5mm厚的钢板冲压而成。 ②励磁绕组，通入的是直流电。
（2）换向极 作用：改善换向。1kW以上直流电机，几乎都安装换向极。 组成：换向极铁心和换向极绕组。换向极绕组与电枢绕组 串联。
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2
15 7 14 6 13
15
1
8
5
5
8
1 9
12
12 2 10 3 11 4
4
9
瞬时电路图
单波绕组的特点：
•同名磁极下各元件串联起来组成一条支路， 支 路对数a＝1，与磁极对数p无关。 •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。 •电刷数量等于主磁极数（采用全额电刷）; •电枢电流 Ia＝2ia 。
二、直流电机的额定数据
1、额定容量PN：输出功率，单位kW。 直流发电机：PN＝UN· IN
直流电动机：PN＝UN· IN ·
2、额定电压UN：额定状态下出线端电压，单位V 3、额定电流IN：额定状态下出线端电流，单位A 4、额定转速nN： 额定状态下的电机转速，单位r/min 5、额定励磁电流
6、励磁方式
第一章 直流电机
1-1 直流电机的结构与工作原理
一、结构 1、定子 （1）主磁极： 作用：产生直流磁场。 分类：永磁、电磁 电磁铁构成： ①铁心，由1～1.5mm厚的钢板叠压而成。 ②励磁绕组，励磁绕组中通入的是直流电。 （2）换向极 作用：改善换向。1kW以上直流电机，几乎都安装换向极。 组成：换向极铁心和换向极绕组。换向极绕组与电枢绕组 串联。
《直流电机教案版》课件
《直流电机教案版》PPT课件第一章：直流电机概述1.1 直流电机的定义介绍直流电机的概念和基本原理解释直流电机的工作原理和特点1.2 直流电机的分类介绍直流电机的主要类型，包括永磁直流电机、有刷直流电机和无刷直流电机解释每种类型的结构和应用场景第二章：直流电机的基本结构2.1 磁铁和线圈介绍磁铁和线圈在直流电机中的作用和结构解释磁铁的极性和线圈的绕组方式2.2 换向器和电刷介绍换向器和电刷的作用和结构解释换向器的工作原理和电刷的维护方法第三章：直流电机的工作原理3.1 电能转换为机械能解释电能如何转换为机械能的过程介绍电机的电磁力和转矩的概念3.2 机械能转换为电能解释机械能如何转换为电能的过程介绍电机反转和制动的概念第四章：直流电机的特性4.1 转速特性介绍转速特性及其与电机参数的关系解释转速与电压、电流和负载之间的关系4.2 转矩特性介绍转矩特性及其与电机参数的关系解释转矩与电流、电压和负载之间的关系第五章：直流电机的控制5.1 开关控制介绍开关控制在直流电机中的应用解释开关控制原理和控制电路5.2 调速控制介绍调速控制在直流电机中的应用解释调速控制原理和控制方法第六章：直流电机的应用6.1 工业应用介绍直流电机在工业生产中的应用，如电动机、搅拌机等解释直流电机在工业应用中的优势和特点6.2 交通工具应用介绍直流电机在交通工具中的应用，如电动汽车、电动自行车等解释直流电机在交通工具应用中的优势和特点第七章：直流电机的维护与保养7.1 日常维护介绍直流电机日常维护的内容和方法解释维护的重要性以及如何延长电机寿命7.2 故障排除介绍常见直流电机故障及其原因解释故障排除方法和预防措施第八章：直流电机的安全操作8.1 操作规范介绍直流电机的安全操作规范和要求解释操作不当可能导致的危险和事故8.2 紧急处理介绍直流电机发生故障时的紧急处理方法解释如何应对突发情况以确保人身和设备安全第九章：直流电机的发展趋势9.1 技术创新介绍直流电机技术发展趋势，如高效、节能、环保等解释新技术在直流电机中的应用和优势9.2 市场前景介绍直流电机市场发展趋势和应用领域分析市场需求和产业发展前景第十章：复习与练习10.1 复习重点内容回顾本课件讲述的主要内容和知识点强调重点和难点，帮助学生巩固记忆10.2 练习题设计一些关于直流电机的问题，包括选择题、填空题和简答题提供答案和解题思路，帮助学生检验学习效果重点和难点解析六、直流电机的应用：这一章节介绍了直流电机在不同领域中的应用，包括工业生产和交通工具。
直流电动机工作原理PPT课件
1 直流电机的构造
直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，维修也不便，但由于它的 调速性能较好和起动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机械或者需要较大 起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。
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。
T:转速降
n0 n nN
n
并励电动机在负载变化
时， 转速 n 的变化不大—
硬机械特性（自然特性）。 0
ΔnN
n0 nN nN
1
0
0
TN T
% nN很小，大约为3%~8%
第16页/共38页
3 直流电动机的运行特性
二、串励电动机
特点：Ia I f f(Ia)
1. 转矩特性 T f(Ia )
当Ia较小时，铁心不饱和
aT
机械特性（自然特性）。
适合于拖动启动频繁、负载变化大的负载。
当负载增加时，转速快速下降，当负载减小 时，转速快速上升，这样不仅可以确保安全，而 且可以提高生产效率。
第19页/共38页
3 直流电动机的运行特性
三、复励电动机
I
他的工作特性介于并励 + 和串励之间。如果并励绕组 U 磁通势起主要作用，其工作 _ 特性与并励电动机工作特性 接近。如果串励绕组磁通势 起主要作用，其工作特性与 串励电动机工作特性接近。 但因为有并励绕组磁通势的 存在，磁通不会趋近于零， 所以空载或轻载时，仍能正 常运行。
第28页/共38页
6 并励(他励)电动机的调速
并励(他励)电动机与异步电动机相比，虽然结 构复杂，价格高，维护也不方便，但在调速性能上 由其独特的优点。 主要优点： 1. 调速均匀平滑，可以无级调速 2. 调速范围大，调速比可达D=8~10 以上 3.调速静差率小。
直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，维修也不便，但由于它的 调速性能较好和起动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机械或者需要较大 起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。
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。
T:转速降
n0 n nN
n
并励电动机在负载变化
时， 转速 n 的变化不大—
硬机械特性（自然特性）。 0
ΔnN
n0 nN nN
1
0
0
TN T
% nN很小，大约为3%~8%
第16页/共38页
3 直流电动机的运行特性
二、串励电动机
特点：Ia I f f(Ia)
1. 转矩特性 T f(Ia )
当Ia较小时，铁心不饱和
aT
机械特性（自然特性）。
适合于拖动启动频繁、负载变化大的负载。
当负载增加时，转速快速下降，当负载减小 时，转速快速上升，这样不仅可以确保安全，而 且可以提高生产效率。
第19页/共38页
3 直流电动机的运行特性
三、复励电动机
I
他的工作特性介于并励 + 和串励之间。如果并励绕组 U 磁通势起主要作用，其工作 _ 特性与并励电动机工作特性 接近。如果串励绕组磁通势 起主要作用，其工作特性与 串励电动机工作特性接近。 但因为有并励绕组磁通势的 存在，磁通不会趋近于零， 所以空载或轻载时，仍能正 常运行。
第28页/共38页
6 并励(他励)电动机的调速
并励(他励)电动机与异步电动机相比，虽然结 构复杂，价格高，维护也不方便，但在调速性能上 由其独特的优点。 主要优点： 1. 调速均匀平滑，可以无级调速 2. 调速范围大，调速比可达D=8~10 以上 3.调速静差率小。
直流电机PPT精品课件
绕电枢一周， 所有元件互相串联构成一闭合回路。
电路图
结合电刷的放置， 得到该瞬时的电路图
每个极下的元件组成一条支路。 即单迭绕 组的并联支路数正好等于电机的极数。
这是单迭绕组的重要特点之一。
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p; • 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为零，
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
二、直流电机的工作原理
磁场定义
直流电机的物理模型
1 直流发电机的工作原理
（1）、换流过程
b
Aa
c
d
B
b
a
A
c
Bd
电势正方向：abcd B+,A-
电势正方向：电势正方向： dcba
B+,A-
c
Ad
b
a
B
（2）直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
2-2 柴油发电机型号和规格的选择
三、容量计算的原则：
1.柴油发电机的额定容量所供负荷的计算容量
2.柴油发电机的允许起动容量电动机有效起动容
量
柴油发电机额定容量(Sfe) ------主力发电功率(铭牌数据)
所供负荷的计算容量(SJ) ------发电机可能提供负荷的计算容量
柴油发电机允许起动容量(Sfq) ------发电机出口压降达20%时的允许起动容量(铭
转矩方向电：势方向：dcba 电势方向：
c
d
b
a
（2）直流电动机运行时的几点结论
电路图
结合电刷的放置， 得到该瞬时的电路图
每个极下的元件组成一条支路。 即单迭绕 组的并联支路数正好等于电机的极数。
这是单迭绕组的重要特点之一。
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p; • 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为零，
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
二、直流电机的工作原理
磁场定义
直流电机的物理模型
1 直流发电机的工作原理
（1）、换流过程
b
Aa
c
d
B
b
a
A
c
Bd
电势正方向：abcd B+,A-
电势正方向：电势正方向： dcba
B+,A-
c
Ad
b
a
B
（2）直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
2-2 柴油发电机型号和规格的选择
三、容量计算的原则：
1.柴油发电机的额定容量所供负荷的计算容量
2.柴油发电机的允许起动容量电动机有效起动容
量
柴油发电机额定容量(Sfe) ------主力发电功率(铭牌数据)
所供负荷的计算容量(SJ) ------发电机可能提供负荷的计算容量
柴油发电机允许起动容量(Sfq) ------发电机出口压降达20%时的允许起动容量(铭
转矩方向电：势方向：dcba 电势方向：
c
d
b
a
（2）直流电动机运行时的几点结论
1.1直流电机的工作原理和结构
直流发电机可作为各种直流电源。 直流电动机具有宽广的调速范围，较强的过载能 力和较大的起动转矩等特点，广泛应用于对起动和 调速要求较高的生产机械，如电力机车、内燃机车、 工矿机车、城市电车、电梯、轧钢机等的拖动电机。
2
§1-1 直流电机的工作原理和结构
一、直流电机的工作原理
直流电机是直流发电机和直流 电动机的总称。直流电机具有可 逆性，既可作直流发电机使用， 也可作直流电动机使用。
14
§1-1 直流电机的工作原理和结构
（2）电枢绕组
电枢绕组的作用是产生 感应电势和通过电流产生 电磁转矩，实现机电能量 转换。它是直流电机的主 要电路部分。
电枢绕组通常都用圆形或矩形截面的导线绕制而成，再按一定 规律嵌放在电枢槽内，上下层之间以及电枢绕组与铁心之间都要 妥善地绝缘。为了防止离心力将绕组甩出槽外，槽口处需用槽楔 将绕组压紧，伸出槽外的绕组端接部分用玻璃丝带绑紧。绕组端 头则按一定规律嵌放在换向器钢片的升高片槽内，并用锡焊或氩 弧焊焊牢。
12
（3）换向极
§1-1 直流电机的工作原理和结构
换向极又称附加极，安装在相邻两主磁极的几何 中心线上。 Why？在1.7讲
换向极的作用是改善直流电机换向。在小容量电 机（1kw以下）中，有时换向极只有主磁极的一半， 或不安装换向极。 （4）电刷装置
电刷与换向器相配合，在电动机中起到逆变（将 直流变为交流）作用；而在发电机中则起到整流 （将交流变为直流和结构
（3）换向器 换向器的作用是
在电刷间得到直流电 动势，并保证每个磁 极下电枢导体电流方 向不变，以产生恒定 方向的电磁转矩。
16
§1-1 直流电机的工作原理和结构
3、气隙
气隙是定子和转子（电枢）之间自然形成的间 隙。它是电机主磁路的一部分,是电机能量转换的 媒介。气隙的大小对电机运行的影响很大。小容 量电机约为1-3mm，大容量电机可为几毫米。
2
§1-1 直流电机的工作原理和结构
一、直流电机的工作原理
直流电机是直流发电机和直流 电动机的总称。直流电机具有可 逆性，既可作直流发电机使用， 也可作直流电动机使用。
14
§1-1 直流电机的工作原理和结构
（2）电枢绕组
电枢绕组的作用是产生 感应电势和通过电流产生 电磁转矩，实现机电能量 转换。它是直流电机的主 要电路部分。
电枢绕组通常都用圆形或矩形截面的导线绕制而成，再按一定 规律嵌放在电枢槽内，上下层之间以及电枢绕组与铁心之间都要 妥善地绝缘。为了防止离心力将绕组甩出槽外，槽口处需用槽楔 将绕组压紧，伸出槽外的绕组端接部分用玻璃丝带绑紧。绕组端 头则按一定规律嵌放在换向器钢片的升高片槽内，并用锡焊或氩 弧焊焊牢。
12
（3）换向极
§1-1 直流电机的工作原理和结构
换向极又称附加极，安装在相邻两主磁极的几何 中心线上。 Why？在1.7讲
换向极的作用是改善直流电机换向。在小容量电 机（1kw以下）中，有时换向极只有主磁极的一半， 或不安装换向极。 （4）电刷装置
电刷与换向器相配合，在电动机中起到逆变（将 直流变为交流）作用；而在发电机中则起到整流 （将交流变为直流和结构
（3）换向器 换向器的作用是
在电刷间得到直流电 动势，并保证每个磁 极下电枢导体电流方 向不变，以产生恒定 方向的电磁转矩。
16
§1-1 直流电机的工作原理和结构
3、气隙
气隙是定子和转子（电枢）之间自然形成的间 隙。它是电机主磁路的一部分,是电机能量转换的 媒介。气隙的大小对电机运行的影响很大。小容 量电机约为1-3mm，大容量电机可为几毫米。
1直流电机的工作原理和基本结构
磁极由主极铁心和套装在铁心上 的励磁绕组构 成。 • 当励磁绕组中通有直流励磁电流 时，气隙中就会形成一个恒定的 主磁场。 • 为了减少电枢转动时由于齿、槽 移动造成主极极靴表面磁通密度 变化所引起的铁心损耗，主极铁 心通常用1～1.5mm厚的钢板冲片 叠压紧固而成。套装在各磁极上 的励磁绕组既可串联、也可并联， 但连接时应使相邻的主磁极呈N、 S交替排列。
未标注时，即为定额工作方式。 • （8）绕组温升或绝缘等级 • （9）电机的型号：开启式，防护式，封闭式，防爆
式。 • （10）其他：制造厂家，出厂年月，出厂序号。
2020年3月8日 第25页
小结
• 常用的直流电机是换向器式电机，其电枢导 体感应的电势是交变的，经过换向器和电刷 的作用才得到直流电压。为了得到平稳的直 流电压，电枢绕组由许多分布于电枢表面的 线圈（元件）组成。
• 而且由于有换向器，使它比交流电机费工费料，造价昂贵。 运行时换向器需要经常维修，寿命也较短。
2020年3月8日 第5页
三、直流电机的发展状况
• 大功率半导体元件发展很快，它的可靠性、价格、 控制方便等指标日益改进，在某些场合，已经可以 成功地用可控整流电源代替直流发电机了。不过， 有些性能(如波形平滑等)仍不及直流发电机。
部分，又是电枢绕组的支撑 部件；电枢绕组就嵌放在电 枢铁心的槽内。为减少电枢 铁心内的涡流损耗，铁心一 般用厚0.5mm且冲有齿、槽 的型号为DR530或DR510的 硅钢片叠压夹紧而成，如图 所示。小型电机的电枢铁心 冲片直按压装在轴上，大型 电机的电枢铁心冲片先压装 在转子支架上，然后再将支 架固定在轴上。为改善通风， 冲片可沿轴向分成几段，以 构成径向通风道。
2020年3月8日 第13页
• 2．电刷装置
未标注时，即为定额工作方式。 • （8）绕组温升或绝缘等级 • （9）电机的型号：开启式，防护式，封闭式，防爆
式。 • （10）其他：制造厂家，出厂年月，出厂序号。
2020年3月8日 第25页
小结
• 常用的直流电机是换向器式电机，其电枢导 体感应的电势是交变的，经过换向器和电刷 的作用才得到直流电压。为了得到平稳的直 流电压，电枢绕组由许多分布于电枢表面的 线圈（元件）组成。
• 而且由于有换向器，使它比交流电机费工费料，造价昂贵。 运行时换向器需要经常维修，寿命也较短。
2020年3月8日 第5页
三、直流电机的发展状况
• 大功率半导体元件发展很快，它的可靠性、价格、 控制方便等指标日益改进，在某些场合，已经可以 成功地用可控整流电源代替直流发电机了。不过， 有些性能(如波形平滑等)仍不及直流发电机。
部分，又是电枢绕组的支撑 部件；电枢绕组就嵌放在电 枢铁心的槽内。为减少电枢 铁心内的涡流损耗，铁心一 般用厚0.5mm且冲有齿、槽 的型号为DR530或DR510的 硅钢片叠压夹紧而成，如图 所示。小型电机的电枢铁心 冲片直按压装在轴上，大型 电机的电枢铁心冲片先压装 在转子支架上，然后再将支 架固定在轴上。为改善通风， 冲片可沿轴向分成几段，以 构成径向通风道。
2020年3月8日 第13页
• 2．电刷装置
《直流电机工作原理》课件
航天航空
用于卫星、火点
2 缺点
高效率、可控性强、速度范围广、启动与 制动快速。
容量、重量较大，需要换向器维护。
维护与故障排除
清理电刷
润滑
定期清理电刷上的灰尘和碎屑。
定期给电机轴承加油，确保电 机运转顺畅。
故障排查
使用测试设备检查电机的电流 和电压。
结论和总结
通过学习直流电机的工作原理，我们可以更好地理解和应用它在各个领域中 的作用。
换向器
换向器将电流的方向反转，以 使电机能持续地旋转。
组成部分
电枢 永磁体 电刷 换向器
通过电流产生磁场，与永磁体相互作用。 提供稳定的磁场，用于与电枢产生相互作用。 使电流经过电机的线圈，产生磁场。 使电流的方向反转，使电机持续旋转。
工作原理
1
1. 施加电压
将电压施加到电机的电枢上。
2. 产生磁场
直流电机工作原理
本课件介绍直流电机的基本原理、组成部分、工作原理、应用领域、优缺点 以及维护与故障排除方法。
基本原理
磁场
电机内部通过电流产生的磁场 与永磁体之间相互作用。
转动力矩
电流通过电机的线圈，产生的 磁场与永磁体之间的相互作用 产生转动力矩。
电刷
电刷是将直流电源与电机的线 圈相连，使电流经过线圈以产 生磁场。
2
电流通过线圈产生磁场与永磁体相互
作用。
3
3. 产生转动力矩
磁场与永磁体之间的相互作用产生转
4. 换向
4
动力矩，使电机旋转。
换向器使电流方向反转，保持电机持 续旋转。
应用领域
工业机械
广泛应用于机床、电动汽车等工业领域。
家用电器
被用于各种家用电器，如洗衣机、吸尘器等。
第一章直流电机
《电机及拖动基础》直流电机
例1-3 一台直流发电机， PN=10KW，UN=230V， nN=2850r/min，N=85%。求其额定电流和额定负 载时的输入功率。 。
解
IN PN U
N
10 10 230
3
A 43 . 48 A
P1
PN
N
10 10 0 . 85
3
W 11760 W 11 . 76 kW
势的单位为V。 可见：对已制成的电机, Ea正比于每极磁通和转速n；
另：转矩常数CT与电势常数Ce之间有固定的比值关系：
CT／Ce＝(N· p/2a)/(N· p/60a)=9.55
《电机及拖动基础》直流电机
例1-6 一台直流发电机，2p=4，电枢绕组为单叠绕组， 电枢总导体数N=216，额定转速nN=1469r/min，每极磁 通Φ =2.2× 10-2Wb，求： 1）此发电机电枢绕组的感应电动势。 2）此发电机若作为电动机使用，当电枢电流为800A 时，能产生多大电磁转矩？ 解
《电机及拖动基础》直流电机
例1-4 一台直流电动机，PN=17KW，UN=220V， nN=1500r/min，N=83%。求其额定电流和额定负 载时的输入功率。 解
IN PN U N N 17 10
3
220 0 . 83
3
A 93 . 1 A
P1
PN
N
17 10 0 . 83
《电机及拖动基础》直流电机
二、直流电机的基本结构
直流电机的径向剖面示意图
直流电机的结构图
1-电枢铁心 2-主磁极 3-励磁绕组 4电枢齿 5-换向极绕组 6-换向极铁心 7-电枢槽 8-底座 9-电枢绕组 10-极 掌(极靴） 11-磁轭（机座）
直流电机的工作原理学习ppt课件
4 无e
13
结论： 1 . 电枢线圈中的电势方向由于电枢旋转而随时间做正 负变化。
2. 电刷A、B间出现了一个极性不变的电动势或电压。 3. 换向器的作用：把直流发电机电枢线圈中交变的感 应电动势，变成电刷A、B两端输出的直流电动势，这 种作用称为整流。
.精品课件.
14
实际电机中，电枢上放置了许多线圈组成的电枢绕组，这些线 圈均匀分布在电枢表面，并按一定规律连接起来。实践证明， 若每极下线圈边数大于8时，电势脉动的幅值将可小于1%，基本 是一直流电势。
.精品课件.
20
二、直流电动机工作原理（ f=Bli,方向：左手定则）
b
d
4
a
A
c
2
1
B
.精品课件.
21
二、直流电动机的工作原理（f=Bli,方向：左手定则）
f
i
Te
i
1
f
2
f i
Te
i
2
f
1
1 感应电流方向：
b →a , c →d 电压：A+ B-
2 无e
.精品课件.
3 感应电流方向：
a →b , d→c 电压： A+ B-
.精品课件.
27
小结： 一、直流发电机的工作原理 二、直流电动机的工作原理
.精品课件.
28
作业： 1. P11：二、（1）（2） 2. 直流发电机和直流电动机的特点？
.精品课件.
29
e v
i
要维持电动机状态，外部输入 电动势必须大于电枢内部切割运动 产生的感应电动势。
Te
1 2
i e
v
.精品课件.
24