电机学课件-直流电机原理与绕组

直流电机原理与绕组欢迎来到直流电机原理与绕组课程本课程将深入探讨直流电机的工作原理、结构特点和绕组技术，帮助您全面理解这一重要的电气设备课程大纲基础知识1直流电机的基本原理、结构和工作过程绕组技术2各种类型的绕组及其制作方法励磁与调速3励磁方式、调速方法和机械特性应用与展望4直流电机的应用领域和未来发展趋势直流电机基础知识定义特点直流电机是将电能转换为机械具有良好的调速性能，广泛应能的电气设备，利用电磁感应用于各种需要精确速度控制的原理工作场合分类根据励磁方式，可分为他励、串励、并励和复合励磁直流电机直流电机的基本原理通电电流通过电机绕组，产生磁场感应导体切割磁力线，产生感应电动势转动电磁力作用下，转子开始旋转持续电刷换向，保持转子持续旋转直流电机的基本结构定子转子固定部分，包括机座、主磁旋转部分，包括电枢铁心、极和换向极绕组和换向器电刷装置轴承实现电流传递和换向功能支撑转子，减少摩擦直流电机的基本工作过程供电1外部电源向电机提供直流电磁场建立2电流通过励磁绕组，产生稳定磁场电枢旋转3电枢绕组受力，带动转子旋转换向4电刷与换向器配合，保持转向一致直流电机的基本工作原理电磁感应洛伦兹力换向原理基于法拉第电磁感应定律，导体在磁场通电导体在磁场中受到力的作用，产生通过换向器和电刷系统，保持电枢绕组中运动产生感应电动势转矩驱动转子旋转中电流方向稳定直流电机的主要参数额定电压额定功率电机正常工作时的设计电压值电机在额定条件下的输出机械功率额定转速效率电机在额定负载下的旋转速度输出功率与输入功率之比直流电机的绕组类型单极绕组级联绕组每个线圈只跨越一个磁极，结线圈跨越多个磁极，适用于大构简单，适用于小功率电机功率电机，换向性能好环绕组线圈首尾相连形成环状，适用于特殊用途的电机直流电机的单极绕组特点优点缺点•结构简单•换向性能良好•电枢反应较大•制作方便•维修方便•效率相对较低•适用于小功率电机•成本较低•不适用于大功率电机直流电机的级联绕组原理特点12线圈跨越多个磁极，形成复磁场利用率高，适用于大功杂的连接方式率电机优势应用34换向性能好，电枢反应小，广泛用于大型直流电机和电效率高力牵引设备直流电机的环绕组特殊结构1线圈首尾相连形成环状电流分布2均匀分布，减少波动磁场利用3磁场利用率高应用领域4特殊用途电机环绕组结构复杂，制作难度大，但在某些特殊应用中具有独特优势直流电机的定子绕组主磁极绕组换向极绕组补偿绕组产生主磁场，决定电机的基本特性改善换向条件，减少火花抵消电枢反应，提高电机性能直流电机的转子绕组结构功能类型由多个线圈组成，安装在转子槽中，与产生电磁转矩，是电机能量转换的核心根据连接方式，分为单极、级联和环绕换向器连接部件等类型直流电机的定子绕组制作绕线1按照设计要求在绕线模具上缠绕导线成型2将绕好的线圈塑形，以适应定子槽绝缘3在线圈外层包裹绝缘材料安装4将线圈放入定子槽中，固定并连接直流电机的转子绕组制作绕线准备选择合适的导线和绝缘材料线圈绕制按照设计要求绕制线圈槽内放置将线圈放入转子槽中端部成形整理并固定线圈端部直流电机的定子绕组连接极性确定串并联配置12确定每个磁极的极性，通常相邻磁极极性相反根据设计要求，确定绕组的串联或并联方式端部连接绝缘处理34将绕组端部按设计图纸连接对连接点进行绝缘包扎，确保安全直流电机的转子绕组连接绕组排列1按设计要求排列各线圈极距连接2确定极距，连接相应线圈换向器连接3将线圈端部与换向器片连接平衡调整4检查并调整电气和机械平衡直流电机的励磁方式串励并励励磁绕组与电枢绕组串联励磁绕组与电枢绕组并联复合励他励同时具有串励和并励绕组励磁绕组由独立电源供电直流电机的串激励特点应用注意事项•起动转矩大•电动机车•空载时速度过高•速度随负载变化大•起重设备•需要限速保护•适合频繁起动、制动•电动工具•不适合恒速运行直流电机的并励励工作原理特点励磁绕组与电枢绕组并联接速度随负载变化小，调速范入电源围宽优势应用领域运行稳定，适合恒速运行场广泛用于需要恒速或调速精合度高的场合直流电机的复合励结构1同时具有串励和并励绕组特性2结合串励和并励的优点调节3可通过调整串并励比例改变特性应用4适用于需要大起动转矩和稳定运行的场合类型5分为长复励和短复励两种直流电机的调速方法调压调速调阻调速通过改变电枢电压调节转速通过改变电路中的电阻值调节转速电子调速磁通调速利用电力电子技术实现精确调速通过改变励磁电流调节磁通量直流电机的调压调速原理改变电枢电压，直接影响电机转速方法使用可调直流电源或电力电子变换器特点调速范围宽，效率高，动态响应快应用广泛用于精密控制和大功率驱动系统直流电机的调阻调速原理优点缺点通过在电枢回路中串入可变电阻，改变结构简单，成本低，适合小功率电机和能量损耗大，调速范围有限，不适合长电枢电流，从而调节转速短时间运行时间运行和大功率场合直流电机的电子调速技术微处理器控制PWM12利用脉宽调制技术控制电机电压采用数字控制系统，实现精确调速闭环反馈智能算法34通过速度传感器反馈，实现高精度控制应用、模糊控制等算法，优化调速性能PID直流电机的机械特性转速转矩特性起动特性-描述电机转速与输出转矩的关反映电机从静止到额定转速的系，反映电机的工作能力过程，包括起动电流和起动转矩调速范围过载能力电机可调节的最高转速与最低电机在短时间内承受超过额定转速之比，反映调速能力负载的能力直流电机的应用领域直流电机的发展趋势高效化提高能源利用效率，减少损耗智能化集成传感器和控制器，实现自诊断和自适应小型化采用新材料和新工艺，减小体积和重量环保化使用环保材料，降低噪音和电磁干扰课程总结基础知识绕组技术掌握了直流电机的原理、结构和工作过程了解了各种绕组类型及其制作方法控制方法应用前景学习了直流电机的励磁方式和调速技术探讨了直流电机的应用领域和未来发展趋势问题讨论理论思考实践应用如何进一步提高直流电机的效在实际工程中，如何选择合适率和性能？的直流电机类型？创新方向学习建议直流电机在新能源领域有哪些如何将本课程所学知识应用到潜在的应用空间？实际项目中？。