汽车电工电子第四章电动机和发电机

汽车电工与电子基础,（第四章 电动机和发电机 ）,1,主讲:张闽临 赣州华坚科技职业学校,本章要求：,1、 了解电动机和发电机的基本构造和原理。 2、 理解电动机和发电机铭牌数据的意义。 3、了解电动机和发电机在汽车上应用。 4、正确理解步进电动机的结构及原理。,2,5.1电动机的分类：,电 动 机,3,交流电动机,直流电动机 他励、异励、串励、复励,异步机 同步机,三相电动机 单相电动机,4.1 直流电动机,直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励3类，其中自励又分为并励、串励和复励3种。,4,4.1.1 直流电动机的铭牌数据及主要系列,5,2号铁心长度,4.1.2 直流电动机的基本原理,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。简单来说，直流电动机就是利用通电导体在磁场中受力运动而“切割”其磁力线的原理工作的。,6,7,4.1.3 直流电动机的结构,分为两部分：定子与转子。注意：不要把换向极与换向器弄混淆了。 定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。 转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。,8,直流电动机的分解,9,1、直流电动机定子,定子包括主磁极、转向磁极、机座、端盖及刷架等。a.主磁极。主磁极是产生磁场的，主要由三部分组成：铁芯、极靴和励磁绕组，,10,2、直流电动机转子,电枢主要包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、风扇及转轴等，,11,4.1.4 直流电动机的励磁方式,1他励直流电机 励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，永磁直流电机也可看作他励直流电机。 2并励直流电机 并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。 3串励直流电机 串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源。这种直流电机的励磁电流就是电枢电流。 4复励直流电机 复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组，,12,直流电动机的励磁各类一,13,直流电动机的励磁各类二,14,4.1.5 直流电动机的特性,1.优良的调速特性，调速范围宽广、调速平滑、方便。 2.过载能力大，能承受频繁冲击负载，而且能设计成与负载机械相适应的各种机械特性。 3.现快速起动、制动和逆向运转。 4.能适应生产过程自动化所需要的各种特殊运行要求。,15,直流电动机的特性,一、他励和并励电动机的机械特性：他励和并励电动机的励磁电流是不受负载影响的。 二、串励电动机的机械特性：串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联，因此励磁电流等于电枢电流。随着转矩T的增大，转速n下降十分明显。常用于电车、电气机车、起重机等场合。例：当起重机提升重量轻的货物时，速度较高，而提升很重的货物时，速度较低，以保证安全。 三、复励电动机既具有串励电动机的特点，适用于负载转矩变化大需要比较软的机械特性的生产设备中，又可象并励电动机那样在空载或轻载的情况下运行。常用于轮船、无轨电车、起重采矿设备中。,16,4.1.6 直流电动机的起动、制动、反转和调速,由于电机电枢回路电阻和电感都较小，而转动体具有一定的机械惯性，因此当电机接通电源后，起动的开始阶段电枢转速以及相应的反电动势很小，起动电流很大。最大可达额定电流的1520倍。这一电流会使电网受到扰动、机组受到机械冲击、换向器发生火花。因此直接合闸起动只适用于功率不大于4千瓦的电动机（起动电流为额定电流的68倍）。 为了限制起动电流，常在电枢回路内串入专门设计的可变电阻。在起动过程中随着转速的不断升高及时逐级将各分段电阻短接，使起动电流限制在某一允许值以内。 起动方法称为串电阻起动，非常简单，设备轻便，广泛应用于各种中小型直流电动机中。但由于起动过程中能量消耗大，不适于经常起动的电机和中、大型直流电动机。但对于某些特殊需要，例如城市电车虽经常起动，为了简化设备，减轻重量和操作维修方便，通常采用串电阻起动方法 对容量较大的直流电动机，通常采用降电压起动。,17,一、直流电动机的启动,1、全压启动（直接启动） 2、降压启动 3、电枢回路串电阻启动,18,二、直流电动机的调速,1、并（他）励直流电动机电枢串电阻调速 2、降低电源电压调速 3、改变磁通调速（改变励磁电流If调速）,19,三、直流并（他）励电动机的制动,1、能耗制动,20,2、反接制动,4.2.1 三相同步发电机的构造,21,4.2 三相交流发电机,22,交流发电机工作原理,23,4.2.1 三相同步发电机的构造,24,硅整流交流发电机的结构,25,转子结构,26,4.2.2 三相同步发电机的工作原理,27,定子：三相对称绕组：U1-U2、V1-V2、W1-W2,转子：磁极铁心、励磁绕组。 励磁绕组通入直流电流，建立转子磁场。,原动机拖动转子以转速 n 匀速旋转时，转子磁场切 割定子三相绕组，在三相绕组中感应出交变电动势。,三相同步发电机的工作原理,28,汽车硅整流交流发电机,29,二、同步发电机的分类,30,1按结构型式分,旋转电枢式（小容量同步电机采用）,汽车发电机电路,31,4.3 步进电动机,步进电动机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环执行元件。在非超载的情况下，对步进电动机施加个电脉冲信号后，其转轴就转过一定的角度，这称为一步。随着脉冲数的增加，角位移或线位移也随之增加、脉冲频率高则步进电动机的旋转速度就高，反之则低。这一线性关系的存在，加上步进电动机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得它在速度和位置等控制领域的应用非常广泛。,32,4.3.1 步进电动机的结构,33,4.3.2 工作原理,步进电动机的工作原理，其实就是电磁铁的工作原理。步进电动机工作时，首先控制经过环形分配器送来的脉冲信号，对定子绕组轮流通电。设先对u相绕组通电，v相和W相绕组都不通电。由于磁通啄只有力图沿磁阻最小路径通过的特点。如图44(a)所示转子齿1和3的轴线与u相定子齿对齐、即在电磁吸力作用下、将转子齿1和3吸引到U相下。此时，因转子只受径向力而无切向力，故转矩为零，转子被白锁在这个位置上。此时，v相和w相的转子齿在不同方向各错开一定的角度。 随着环形分配器送来脉冲信号的变化，若u相绕组断电，v相绕组通电，则转于齿2和4就和v相定子齿对齐，转子沿顺时针方向旋转，如图44(b)所示：然后使v相绕组断电，w相绕组通电，转子齿l和3就和W相定子邮7J齐，转子又沿顺时针方向旋转,34,结束,35,电话：13330174003,