电气系毕业设计（电机与拖动理实一体化设计） - 图文

昆明工业职业技术学院毕业设计（论文）

流通过绕在磁极铁心上的绕组产生的。用来形成N极和S极的绕组称为励磁绕组，励磁绕组中的电流称为励磁电流If。

当电枢被原动机以恒速驱动，按逆时针方向转动，用右手定则可以判断，线圈ab和cd边切割力线产生感应电动势e的方向，如图2-1（a）所示，在负载与线圈构成的回路中产生电流Ia，其方向与电动势方向相同。电流由电刷A流出,由电刷B流回。

当电枢转到图2-1（b）所示的位置时，ab边转到了S极下，cd边转到了N极下。这时线圈中感应电动势的方向发生了改变，但由于换向器随同一起旋转，使得电刷A总是接触N极下的导线，而电刷B总是接触S极下的导线，故电流任由A流出B流回，方向不变。

图2-1 直流发电机工作原理图

直流发电机的电动势，因割切磁力线而产生，故两电刷间电动势E的大小，与发电机电枢的转速n和磁极磁通?的乘积成正比，即

E=CE?n （2-1）

式中，CE为电机常数，与点击的构造有关；?的单位是Wb; n的单位是r/min; E的单位是V。

与此同时，电枢电流Ia与磁场相互作用而产生的电磁力形成了电磁转矩T,且

T=CT?Ia （2-2）

式中，CT是与电动机结构有关的常数；?的单位是Wb; Ia的单位是A；T的单

第 23 页 共 85 页

昆明工业职业技术学院毕业设计（论文）

位是N2m。

用左手定则可以判定，电磁转矩T的方向与电枢旋转方向相反。因此，在电枢等速旋转时，原动机的驱动转矩T1必须与发电机的电磁转矩T和空载损耗转矩T0相平衡（T0是发电机轴上的转矩），即T1=T+T0。

总之，在直流发电机的上述工作过程中，电刷A所引出的电动势始终是切割N极磁场导体的电动势，它始终具有正极性；而电刷B所引出的电动势始终是切割S极磁场导体的电动势，它始终具有负极性。因此，在电刷两端可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。

1.2直流电机的结构

直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子两大部分组成。定子与转子之间有空隙，称为气隙。定子部分包括基座、主磁极、换向级、端盖、电刷等装置。转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇灯部件。如图2-3所示：

图2-3 直流电机结构图

1—风扇 2—机座3—电枢 4—主磁极 5—刷架 6—换向器 7—接线板 8—出线盒 9—换向磁极 10—端盖

1．定子部分 （1）主磁极

作用：产生气隙磁场。

组成：主磁极包括铁芯和励磁绕组两部分，主磁极铁芯柱体部分称为极身，靠近气隙一端较宽的部分称为极靴，极靴做成圆弧形，式气隙磁通均匀。极身上套有

第 24 页 共 85 页

昆明工业职业技术学院毕业设计（论文）

产生磁通的励磁绕组。 （2）换向磁极

作用：产生附加磁场，改善电机换向，减小电刷与转换器之间的火花，不致使换向器烧坏。 （3）电刷装置

电刷装置主要由用碳----石墨制成的电刷、加压弹簧和刷盒等组成。固定在机座上（小容量电机装在端盖上）不动的电刷，借助于加压弹簧的压力和旋转的换向器保持滑动接触，使电枢绕组与外电路接通。

电刷数一般等于主磁极数，各同极性的电刷经软线连在一起，再引到接线盒内的接线板上，作为电枢绕组的引出端。 （4）机座

机座用铸钢或铸铁制成，用来固定主磁极、换向磁极和端盖等，它是电机磁路的一部分。机座上的接线盒有励磁绕组的接线端，用来对外接线。

图2-4 直流电机的定子

1—主磁极 2—换向磁极 3—机座

2 转子部分 （1）电枢铁心。 作用：磁路的一部分。

结构：电枢铁心用0.5mm厚、两边涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠压而成。其外圆周开槽，用来嵌放电枢绕组。 （2）换向器

第 25 页 共 85 页

昆明工业职业技术学院毕业设计（论文）

作用：绕组中电流换向。

组成：多个压在一起的梯形铜片构成的一个圆筒，片与片之间用一层薄云母绝缘，电枢绕组各元件的始端和末端与换向片按一定规律连接。换向器与转轴固定在一起。 3．绕组

绕组是产生感应电动势或电磁转矩，实现能量转换的主要部件，它是由许多绕组元件构成，按一定规则嵌放在铁心槽内和换向片相连，使各组线圈的电动势相加。绕组端部用镀锌钢丝箍住，防止绕组因离心力而发生径向位移。

图2-5 直流电机电枢

1—风扇 2—绕组 3—电枢铁心 4—绑带 5—换向器 6—轴

（二）直流发电机的基本特性

2.1直流发电机的的励磁方式

直流电机在发电状态下运行，需要供给励磁绕组励磁电流，供给励磁绕组的方式称为励磁方式，直流发电机的励磁绕组方式分为他励和自励两大类，直流发电机的励磁电流有其他直流电源单独供给的称为他励发电机；直流发电机

的励磁电流由发电机自身供给的称为自 图2-6 直流发电机他励方式 励发电机。自励又分为并励、串励和复励三种发式。

第 26 页 共 85 页