电机学课件-直流电动机、直流发电机

电动发电直流机与直流机欢迎来到直流电动机与直流发电机的深入探讨本课程将带您了解这两种重要的电气设备的工作原理、结构和应用绪论电历发应机的重要性史展用广泛电机是现代工业和日常生活中不可或从法拉第的发现到现代高效电机，电从小型家用电器到大型工业设备，电缺的设备它们将电能转换为机械能，机技术经历了长足的进步机无处不在或反之电应磁感发现法拉第11831年，迈克尔·法拉第发现了电磁感应现象基本原理2磁场变化或导体切割磁力线时，会在导体中产生感应电流应用3电磁感应是发电机和电动机工作的基础原理伦兹洛定律义定公式洛伦兹力是带电粒子在电磁场中受到的力它决定了电机中导体受F=qE+v×B，其中F为力，q为电荷，E为电场强度，v为速力的大小和方向度，B为磁感应强度电动势产的生磁场创建稳定的磁场导体运动导体在磁场中切割磁力线电子移动自由电子在导体内移动电动势形成导体两端产生电位差电机原理电转换场磁磁相互作用电机将电能转换为机械能，或将机定子和转子的磁场相互作用产生转械能转换为电能矩电动势能量守恒反输入能量等于输出能量加上损耗电动机运转时产生的反向电动势影响其性能电动直流机的主要部件转定子子提供稳定磁场的固定部分能够旋转的部分，包含电枢绕组换电向器刷将直流电转换为交流电的装置将电流传递到转子的碳制接触件电动直流机的基本工作原理电通1电流通过电刷进入电枢绕组产生力2电流与磁场相互作用产生洛伦兹力转动3洛伦兹力使转子旋转换向4换向器改变电流方向，保持转子持续旋转电动机的励磁永磁式1使用永久磁铁提供磁场他励式2使用独立电源提供励磁电流并励式3励磁绕组与电枢并联串励式4励磁绕组与电枢串联复励式5并励和串励的组合电动转机的矩特性转响矩公式影因素T=K*Φ*Ia，其中T为转矩，K为常数，Φ为磁通量，Ia为电枢电•磁场强度流•电枢电流大小•电机结构电动机的速度特性空载速度由励磁电流和电枢电压决定负载影响负载增加会导致速度略有下降反电动势影响实际运行速度调速方法通过改变电枢电压或磁通量调节速度电动机的机械特性义线定特性曲机械特性是指电动机转速与转矩不同类型电动机有不同的特性曲之间的关系线形状应选择响用影因素根据负载需求选择合适的电动机电源电压、励磁方式和负载类型类型都会影响机械特性电动调直流机的速方法变电电压变改枢改磁通量通过调节电枢电压来改变电机速度通过调节励磁电流来改变磁通量，从而改变速度联电调宽调串阻速脉制（PWM）在电枢回路中串入可变电阻来调节使用PWM技术来控制电机的平均速度电压，实现无级调速电类直流机的基本型复永磁式并励式串励式励式结构简单，效率高，但功率有限速度稳定，适用于恒速负载起动转矩大，适用于牵引电机兼具并励和串励的优点，应用广泛发电直流机的工作原理机械能输入1外部动力源驱动转子旋转磁场切割2转子绕组切割磁力线感应电流3绕组中产生交变感应电流整流4通过换向器将交流转换为直流发电结构直流机的辅主要部件助部件•定子（磁极）•轴承•转子（电枢）•端盖•换向器•散热装置•电刷•保护外壳发电直流机的性能特性空载特性反映励磁电流与感应电动势的关系外特性描述负载变化时端电压的变化调节特性保持端电压恒定所需的励磁电流变化效率特性反映发电机在不同负载下的效率变化发电直流机的励磁方式他励式1使用外部电源提供励磁并励式2励磁绕组与电枢并联串励式3励磁绕组与负载串联复励式4并励和串励的组合发电联运机的并行1同步2并入确保发电机的电压、频率和相通过并车开关将发电机并入系位一致统负载监3分配4控调整每台发电机的输出，实现持续监控系统稳定性和各台发合理的负载分配电机的运行状况关应场相用景发电调机的速方法调节动输原机入励磁控制通过控制蒸汽、水流或燃料输入来调整励磁电流来影响发电机的输出调节转速特性电调负载调节子速器使用精确的电子控制系统来维持稳通过调整负载来间接影响发电机的定的转速运行状态电动直流机的控制启动控制限制起动电流，防止损坏电机速度控制通过改变电枢电压或磁场强度调节速度转向控制改变电枢电流方向实现正反转制动控制利用电气制动方法快速停止电机发电机的励磁控制动电压调节动自器（AVR）手控制监测输出电压，自动调整励磁电流，维持稳定电压通过人工调节励磁电阻或变压器来控制励磁电流电动护直流机的保过护过热护流保保防止电机因过载或短路而损坏监测温度，防止绕组过热过护绝缘护速保保防止电机超过安全转速监测绝缘电阻，防止绝缘击穿发电护机的保护过载护短路保保快速断开故障回路，防止大电流防止长时间超负荷运行导致的损损坏设备坏护护反功率保失磁保防止发电机作为电动机运行检测励磁故障，防止发电机失去同步电检测诊机失效的与断动振分析1检测轴承、不平衡等机械问题电签流名分析2通过电流波形识别电气故障热成像3检测热点，发现潜在的过热问题噪声分析4通过声音变化判断机械状况电态监测机健康状线监测统预测维护在系性•实时数据采集•基于数据的故障预测•趋势分析•优化维护计划•预警功能•延长设备寿命电驱动统机系的伺服控制位置反馈通过编码器或解析器获取精确位置信息误差计算比较目标位置和实际位置，计算误差控制算法使用PID等算法生成控制信号驱动执行控制电机运动，实现精确定位电机温升与冷却热热源散方式铜损、铁损和机械损耗产生热量自然冷却、强制风冷或水冷监测绝缘级温度等使用热电偶或热敏电阻监测温度根据最高允许温度选择适当的绝缘材料发趋势未来展高效率智能化开发超高效电机，减少能源消耗集成智能控制和自诊断功能环小型化保材料开发更小、更轻的高性能电机使用可持续和可回收材料结语束术进重要性技步直流电机和发电机是现代工业的不断创新推动着电机技术的发展基石应用广泛未来展望从微小设备到大型工业，电机无智能化、高效化将是未来发展方处不在向。