《任务2-直流电动机ppt课件(全).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《任务2-直流电动机ppt课件(全).ppt（85页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学习情境 2 直流电动机的起动、调速、反转与制动任务任务2.1 认识直流电动机认识直流电动机 任务任务2.2 直流电动机的起动、调速、反转与制动直流电动机的起动、调速、反转与制动电机控制与维修化学工业出版社化学工业出版社 学习情境2 直流电动机的起动、调速、反转与制动【任务目标】【任务目标】技能目标：技能目标：1.能正确选择直流电动机；能正确选择直流电动机；2.能利用电压表、电流表测量电机电压和流；能利用电压表、电流表测量电机电压和流；3.能正确完成电机控制线路的安装与接线；能正确完成电机控制线路的安装与接线；4.能正确使用合理方法对直流电机进行调速。能正确使用合理方法对直流电机进行调速。知识
2、目标：知识目标：1.了解直流电动机的特点、用途和分类；了解直流电动机的特点、用途和分类；2.熟悉直流电动机的机构和工作原理；熟悉直流电动机的机构和工作原理；3.熟悉直流电动机起动、反转、调速和制动熟悉直流电动机起动、反转、调速和制动 的方法。的方法。电机控制与维修 任务2.1 认识直流电动机【任务描述】【任务描述】直直流流电电机机是是指指能能发发出出直直流流电电的的发发电电机机，或或通通以以直直流流电电而而转转动动的的电电动动机机。直直流流电电动动机机与与交交流流电电动动机机相相比比较较，具具有有良良好好的的起起动动性性能能，起起动动转转矩矩较较大大；能能在在较较宽宽的的范范围围内内进进行行平
3、平滑滑的的无无级级调调速速；还还适适宜宜于于频频繁繁起起动动。因因此此，凡凡要要求求大大范范围围无无级级调调速速，或或者者要要求求较较大大起起动动转转矩矩的的场场合合都都采采用用直直流流电电动动机机作作为为动动力力。它它应应用用于于电电力力机机车车、无无轨轨电电车车、轧轧钢钢机机、矿矿井井卷卷扬扬机机、大大型型机机床床、起起重重机机等等设设备备中中。小小容容量量的的直直流流电电动动机机广广泛泛应应用用于于自自动控制系统中。动控制系统中。电机控制与维修任务2.1 认识直流电动机【任务描述】【任务描述】直直流流发发电电机机作作为为各各种种直直流流电电源源，用用于于直直流流电电动动机机的的电电源源，
4、化化学学工工业业中中电电解解、电电镀镀的的电电源源，发发电电厂厂中中同同步步发发电电机机的的励励磁磁电电源源，后后者者称称为为励励磁磁机机。直直流流电电机机也也存存在在一一些些缺缺点点，如如制制造造中中消消耗耗金金属属较较多多，工工艺艺较较复复杂杂，成成本本较较高高，运运行行中中电电流流换换向向的的故故障障较较多多，维维修修比比较较麻麻烦烦。对对于于粉粉尘尘比比较较大大，易易燃燃易易爆爆场场所所直直流流电电机机根根本本不不能能应应用用，这这是是它它致致命命的的弱弱点点。这这些些使使直直流流电电动动机机的的广广泛应用受到了一定的限制，没有交流电机应用广泛。泛应用受到了一定的限制，没有交流电机应用
5、广泛。本本任任务务主主要要研研究究直直流流电电动动机机的的基基本本结结构构、工工作作原原理和主要特性。理和主要特性。电机控制与维修 任务2.1 认识直流电动机【子任务目标】【子任务目标】技能目标：技能目标：1能认识直流电机；能认识直流电机；2能正确选择直流电动机。能正确选择直流电动机。知识目标：知识目标：1了解直流电动机的结构和功能；了解直流电动机的结构和功能；2熟悉直流电动机的工作原理。熟悉直流电动机的工作原理。电机控制与维修 任务2.1 认识直流电动机【知识准备】【知识准备】（一）直流电动机的基本结构（一）直流电动机的基本结构 直直流流电电机机进进行行能能量量转转换换，必必须须有有磁磁场场
6、以以及及与与磁磁场场耦耦合合的的线线圈圈，磁磁场场与与线线圈圈之之间间还还必必须须有有相相对对运运动动。因因此此，直直流流电电机机由由静静止止部部分分和和转转动动部部分分组组成成。静静止止部部分分称称为为定定子子，包包括括主主磁磁极极、换换向向极极、电电刷刷装装置置和和机机座座等等主主要要部部件件。转转动动部部分分称称为为转转子子。直直流流电电机机的的转转子子通通常常称称为为电电枢枢，它它主主要要由由电电枢枢铁铁心心、电电枢枢绕绕组组、换换向向器器、转转轴轴和和风风扇扇等等部部件件组组成成。图图所所示示为为直直流流电电机机的的结结构构图图。下下面面对对直直流流电电机机的的主主要要部部件件作作简
7、简要要介介绍。绍。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】电机控制与维修 图图2.1.1 直流电动机的结构直流电动机的结构放大电机控制与维修 （一）直流电动机的基本结构（一）直流电动机的基本结构1 1定子部分定子部分 （1 1）主主磁磁极极 主主磁磁极极的的作作用用是是产产生生主主磁磁场场，以以便便电电枢枢在在此此磁磁场场中中转转动动而而产产生生感感生生电电动动势势。主主磁磁场场有有两两种种形形式式：永永久久磁磁铁铁和和电电磁磁铁铁。绝绝大大部部分分直直流流电电机机采采用用电电磁磁铁铁。电电磁磁铁铁由由主主磁磁极极铁铁心心和和励励磁磁绕绕组组组组成成，如如图图所所示示。主主磁磁
8、极极铁铁心心一一般般由由1 11.5mm1.5mm厚厚的的钢钢板板冲冲片片叠叠压压而而成成。绕绕制制好好的的励励磁磁绕绕组组套套在在铁铁心心外外面面，整整个个磁磁极极用用螺螺钉钉固固定定在在机机座座上上。主主磁磁极极总总是是成成对对出出现现的的，各各主主磁磁极极上上的的绕绕组组连连接接时时要要能能保保证证相相邻邻磁磁极极的的极极性性按按N N极极和和S S极极依依排排列列。为为了了减减少少气气隙隙中中有有效效磁磁通通的的磁磁阻阻，改改善善气气隙隙磁磁通通密密度度的的分分布布波波形形，磁磁极极下下的的极极掌掌（或或称称极极靴靴）较较极极身身宽宽，这这样样也也可可以以使使励励磁磁绕绕组组牢牢牢牢地
9、地套套在磁极上。在磁极上。任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】（一）直流电动机的基本结构（一）直流电动机的基本结构1 1定子部分定子部分 （2 2）换换向向极极 换换向向极极是是用用来来改改善善直直流流电电机机换换向向的的，减减小小电电机机运运行行时时电电刷刷与与换换向向器器之之间间可可能能产产小小的的火火花花。换换向向极极装装在在容容量量大大于于 1kW的的直直流流电电机机的的两两主主磁磁极极之之间间，也也是是由由换换向向极极铁铁心心和和换换向向极极绕绕组组组组成成，如如图图 2.1.3 所所示示。一一般般换换向向极极铁铁心心用用整整块块钢钢板板加加工工而而成成。也也可可用用 1.5mm
10、的的钢钢板板叠叠压压。换换向向极极绕绕组组套套在在换换向向极极铁铁心心上上，与与电电枢枢绕绕组组串串联联。一一般般换换向极的数量与主磁极相同。向极的数量与主磁极相同。（3 3）机机座座 电电机机定定子子部部分分的的外外壳壳称称为为机机座座。机机座座通通常常由由铸铸钢钢或或厚厚钢钢板板焊焊成成。它它有有两两个个作作用用，一一是是用用来来固固定定主主磁磁极极、换换向向极极和和端端盖盖，并并固固定定和和支支撑撑整整个个电电机机；二二是是作作为为电电机机磁磁路路的的一一部部分分，构构成成磁磁极极之之间间磁磁的的通通路路。机机座座中中有有磁磁通通经过的部分称为磁轭。经过的部分称为磁轭。电机控制与维修 任
11、务2.1 之【知识准备】【知识准备】（一）直流电动机的基本结构（一）直流电动机的基本结构1 1定子部分定子部分 （4 4）电电刷刷装装置置 电电刷刷的的作作用用是是将将旋旋转转的的电电枢枢与与固固定定不不动动的的外外电电路路相相连连，把把直直流流电电压压或或直直流流电电流流引引入入或或引引出出。电电机机中中常常用用一一套套电电刷刷装装置置来来保保证证它它的的作作用用。电电刷刷装装置置由由电电刷刷、弹弹簧簧、刷刷握握、刷刷杆杆及及刷刷杆杆座座等等组组成成。电电刷刷是是用用石石墨墨等等制制成成的的导导电电块块，放放置置在在刷刷盒盒内内，用用弹弹簧簧将将它它压压紧紧在在换换向向器器上上，刷刷握握固固
12、定定在在刷刷杆杆上上。容容量量大大的的电电机机，可可在在同同一一刷刷杆杆上上并并排排安安装装一一组组刷刷握握和和电电刷刷。一一般般刷刷杆杆数数与与主主磁磁极极数数相相等等。由由于于电电刷刷有有正正、负负极极之之分分，因因此此刷刷杆杆必必须须与与刷刷杆杆座座绝绝缘缘。电电刷刷组组在在换换向向器器表表面面应应对对称称分分布布，刷刷杆杆座座可可与与端端盖盖或或机机座座相相连连接接。整整个个电电刷刷装装置置可可以以移移动动，用用以以调调整整电电刷刷在在换换向向器器上上的的位置。图位置。图所所示为电刷装置结构图。示为电刷装置结构图。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】电机控制与维修
13、1-主磁极铁心 1-主磁极铁心 1-刷杆座 2-刷握 2-机座 3-励磁绕组 2-换向极绕组 3-电刷 4-刷杆 5-压力弹簧图图2.1.2 主磁极的结构主磁极的结构 图图2.1.3 换向极的结构换向极的结构 图图2.1.4 电刷装置的结构电刷装置的结构（一）直流电动机的基本结构（一）直流电动机的基本结构1 1定子部分定子部分 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】放大（一）直流电动机的基本结构（一）直流电动机的基本结构2 2转子部分转子部分 （1 1）电电枢枢铁铁心心 电电枢枢铁铁心心是是主主磁磁路路的的一一部部分分同同时时要要安安放放电电池池绕绕组组。由由于于电电机机运运行行时时，电电枢
14、枢与与气气隙隙磁磁场场间间有有相相对对运运动动，铁铁心心中中也也会会产产生生感感应应电电动动势势而而出出现现涡涡流流和和磁磁滞滞损损耗耗。为为了了减减少少损损耗耗，电电枢枢铁铁心心通通常常由由 0.5mm厚厚的的表表面面绝绝缘缘的的硅硅钢钢片片经经冲冲压压叠叠装装而而成成。冲冲片片圆圆周周外外缘缘均均匀匀地地冲冲有有许许多多齿齿和和槽槽，槽槽内内可可安安放放电电枢枢绕绕组组，有有的的冲冲片片上上还还冲冲有有许许多多圆圆孔孔，以以形形成成改改善善散散热热的的轴轴向向通通风风孔孔，图图 所所示示为为电电枢枢铁铁心心冲冲片片的的形形状状和和电电枢枢铁铁心心主主体体图图。电电机机容容量量大大时时，电电
15、枢枢铁铁心心的的圆圆柱柱体体还还可可分分隔隔成成几几段段，每每段段间间隔隔 10mm左左右右，以以形形成成径径向的通风道。向的通风道。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】（a）电枢铁心冲片 （b）转子主体1-齿；2-槽；3-轴向通风孔；4-换向器；5-电枢绕组；6-电枢铁心；7-径向通风道图图2.1.6 线圈在槽内的安放示意图线圈在槽内的安放示意图1-上层有效边；2.5-端接部分；3-下层有效边；4-线圈尾端；6-线圈首端图图2.1.7 线圈在槽内的安放示意图线圈在槽内的安放示意图（一）直流电动机的基本结构（一）直流电
16、动机的基本结构2 2转子部分转子部分放大放大 （2 2）电电抠抠绕绕组组 电电枢枢绕绕组组是是直直流流电电机机电电路路的的主主要要组组成成部部分分，它它的的作作用用是是产产生生感感应应电电动动势势或或通通过过流流过过的的电电流流产产生生电电磁磁转转矩矩，实实现现机机电电能能量量转转换换。电电枢枢绕绕组组由由许许多多线线圈圈按按一一定定的的规规律律连连接接而而成成。这这种种线线圈圈通通常常用用高高强强度度聚聚酯酯漆漆包包线线绕绕制制而而成成，绕绕制制好好的的绕绕组组或或成成型型绕绕组组放放置置在在铁铁心心槽槽内内，放放置置在在铁铁心心槽槽内内的的直直线线部部分分在在电电机机运运转转时时将将产产生
17、生感感应应电电动动势势，称称为为元元件件的的有有效效部部分分，绕绕组组元元件件的的一一条条有有效效边边嵌嵌入入某某个个槽槽中中的的上上层层，另另一一有有效效边边则则嵌嵌入入另另一一槽槽中中的的下下层层，如如图图 2.1.6 所所示示。在在电电枢枢槽槽两两端端把把有有效效部部分分连连接接起起来来的的部部分分称称为为端端接接部部分分，端端接接部部分分仅仅起起连连接接作作用用，在在电电机机运运行行过过程程中中不不产产生生感感应应电电动动势势。绕绕组组与与铁铁心心槽槽之之间间及及上上、下下层层有有效效边边之之间间均均绝绝缘缘，如如图图 2.1.7 所所示示。槽槽口口处处沿沿轴轴向向打打入入绝绝缘缘竹竹
18、片片或或用用环环氧氧酚酚醛醛玻玻璃璃布布板板制制成成的的槽槽楔，将线圈压紧并防止它在运行时飞出。楔，将线圈压紧并防止它在运行时飞出。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】同同样样，端端接接线线也也要要用用玻玻璃璃带带扎扎紧紧。线线圈圈的的两两个个端端头头按按一一定定的的规律焊接在换向片上。规律焊接在换向片上。（3 3）换换向向器器 换换向向器器的的作作用用是是与与电电刷刷一一起起将将直直流流电电动动机机输输入入的的直直流流电电流流转转换换成成电电枢枢绕绕组组内内的的交交变变电电流流，或或是是将将直直流流发发电电机机电电枢枢绕绕组组中中的的交交变变电电动动势势转转换换成成输输出
19、出的的直直流流电电压压。换换向向器器是是一一个个由由许许多多燕燕尾尾状状的的梯梯形形铜铜片片间间隔隔云云母母片片绝绝缘缘排排列列而而成成的的圆圆柱柱体体。每每片片换换向向片片一一端端有有高高出出的的部部分分，上上面面铣铣有有线线槽槽，供供电电枢枢绕绕组组引引出出端端焊焊接接用用。所所有有换换向向片片均均放放置置在在与与它它配配合合的的只只有有燕燕尾尾槽槽的的金金属属套套简简内内，然然后后用用V V形形钢钢环环和和螺螺纹纹压压圈圈将将换换向向片片和和套套筒筒紧紧固固成成一一个个整整体体。换换向向片片组组与与套套筒筒、V V形形铜铜环环之之间间均均要要用用云云母母环环绝绝缘缘，如如图图 2.1.8
20、 所所示示。这这样样的的换换向向器器称称为为金属套筒式换向器。金属套筒式换向器。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】现现代代小小型型直直流流电电机机已已广广泛泛采采用用热热压压塑塑料料代代替替金金属属套套筒筒，这种塑料热压成型紧固的换向器，称为塑料换向器。这种塑料热压成型紧固的换向器，称为塑料换向器。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】1-槽楔 2-线圈绝缘 3-导体4-槽绝缘 5-层间绝缘 6-槽底绝缘图电枢槽内的绝缘图电枢槽内的绝缘1-换向片 2-云母片 3-云母套筒4-V形钢片 5-钢套 6-绝缘套筒 7-螺纹压圈图直流电机的换向器图直流电机的换向
21、器放大（二）直流电动机的铭牌（二）直流电动机的铭牌 铭铭牌牌钉钉在在电电机机机机座座的的外外表表面面上上，上上面面标标明明电电机机的的主主要要额额定定数数据据，供供使使用用者者使使用用时时参参考考。铭铭牌牌数数据据主主要要包包括括：电电机机型型号号、电电机机额额定定功功率率、额额定定电电压压、额额定定电电流流、额额定定转转速速和和励励磁磁电电流流及及励励磁磁方方式式等等，此此外外还还有有电电机机的的出出产产数数据据，如如出出厂厂编编号号、出厂日期等。出厂日期等。1.1.电机型号电机型号 电电机机型型号号表表示示电电机机的的结结构构和和使使用用特特点点，国国产产电电机机的的型型号号一一股股用用大
22、大写写的的汉汉语语拼拼音音字字母母和和阿阿拉拉伯伯数数字字表表示示，其其格格式式为为：第第一一部部分分字字符符用用大大写写的的汉汉语语拼拼音音表表示示产产品品代代号号；第第二二部部分分字字符用阿拉伯数字表示设计序号；符用阿拉伯数字表示设计序号；电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】第三部分字符是机座代号，用阿拉伯数字表示；第四部第三部分字符是机座代号，用阿拉伯数字表示；第四部分字符表示电枢铁心长度代号，用阿拉伯数字表示。现以老分字符表示电枢铁心长度代号，用阿拉伯数字表示。现以老型号型号 Z3-42 及新型号及新型号 Z4-200-21 为例说明如下：为例说明如下：老型号老型号
23、电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】新型号新型号Z4 160/22 1 1号端盖2号铁心极数为2中心高度（mm）直流电动机，第四次设计电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】2 2额定功率额定功率 是是指指在在额额定定条条件件下下电电机机所所能能供供给给的的功功率率。额额定定功功率率对对电电动动机机和和发发电电机机的的含含义义是是不不同同的的。对对于于电电动动机机额额定定功功率率是是指指电电动动机机轴轴上上输输出出的的额额定定机机械械功功率率；对对于于发发电电机机额额定定功功率率是指电刷间输出的额定电功率。额定功率的是指电刷间输出的额定电功率。额定功率的单位
24、为单位为 kW。3 3额定电压额定电压 是是指指额额定定运运行行条条件件下下，电电机机出出线线端端的的工工作作电电压压。对对于于电电动动机机，是是指指输输入入额额定定电电压压；对对于于发发电电机机，是是指指输输出出额额定定电压。额定电压的单位为电压。额定电压的单位为 V 或或 kV。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】4.4.额定电流额定电流 是是指指电电机机在在额额定定电电压压情情况况下下，运运行行于于额额定定功功率率的的电电流流。对对于于电电动动机机，是是指指在在额额定定运运行行时时从从电电源源输输入入的的电电流流；对对于于发发电电机机，是是指指额额定定运运行行时时供供
25、给给负负载载的的输输出出电电流流。额额定定电电流流的的单单位位为为A 或或 kA。5.5.额定转速额定转速 是是指指对对应应于于额额定定电电压压、额额定定电电流流，电电机机运运行行于于额额定定功功率率所所对应的转速，单位为对应的转速，单位为 r/min。6.6.额定励磁电流额定励磁电流 是是指指对对应应于于额额定定电电压压、额额定定电电流流、额额定定转转速速与与额额定定功功率率时时的励磁电流。的励磁电流。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】7.7.励磁方式励磁方式 是是指指直直流流电电动动机机的的励励磁磁线线圈圈与与其其电电枢枢线线圈圈的的连连接接方方式式。根根据据电电枢枢
26、线线圈圈与与励励磁磁线线圈圈的的连连接接方方式式不不同同。直直流流电电机机可可分分为为他他励励式式和和自自励励式式两两种种，自自励励式式又又可可分分为为并并励励、串串励励、复复励励三三种。种。关关于于额额定定容容量量，对对直直流流发发电电机机而而言言，是是指指发发电电机机带带额额定定负负载载时时，电电刷刷端端输输出出的的功功率率；对对直直流流电电动动机机而而言言，是是指指电电动动机机带带额额定定负负载载时时，转转轴轴上上输输出出的的机机械械功功率率。因因此此，直直流流发发电电机的额定容量应为机的额定容量应为 电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】而直流电动机的额定容量为而直流
27、电动机的额定容量为 式式中中，是是直直流流电电动动机机的的额额定定效效率率。它它是是直直流流电电动动机机带带额额定负载运行时，输出的机械功率与输入的电功率之比。定负载运行时，输出的机械功率与输入的电功率之比。电电动动机机轴轴上上输输出出的的额额定定转转矩矩用用T TN N表表示示，其其大大小小应应该该是是输输出的额定机械功率除以转子额定角速度，即出的额定机械功率除以转子额定角速度，即 此式在交流电动机中同样适用。此式在交流电动机中同样适用。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】直直流流电电机机运运行行时时，若若各各个个物物理理量量都都为为额额定定值值，就就称称为为额额定定运运
28、行行状状态态。由由于于电电机机是是根根据据额额定定值值设设计计的的，因因此此，在在额额定定运运行行状状态态下下工工作作，电电机机能能可可靠靠地地运运行行，并并具具有有良良好好的的性能。性能。实实际际运运行行中中，电电机机不不可可能能总总是是上上作作在在额额定定运运行行状状态态的的，如如果果运运行行时时电电机机的的负负载载小小于于额额定定容容量量，称称为为欠欠载载运运行行；而而运运行行时时电电机机的的负负载载超超过过额额定定容容量量，称称为为过过载载运运行行。长长期期的的过过载载或或欠欠载载运运行行都都不不好好。长长期期过过载载有有可可能能因因过过热热而而损损坏坏电电机机，长长期期欠欠载载则则运
29、运行行效效率率不不高高，浪浪费费容容量量。为为此此，在在选选择择电电机机时时，应应根根据据负负载载的的要要求求，尽尽可可能能让让电电机机工工作作在在额额定定状状态。态。例例2-1-1一一台台直直流流电电动动机机其其额额定定功功率率PN160kw，额额定定电压电压UN220V，额定效率，额定效率N90%，电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】额额定定转转速速 nN1500rmin，求求该该电电动动机机额额定定运运行行状状态态时时的的输输入功率、额定电流及额定转矩各是多少。入功率、额定电流及额定转矩各是多少。解解 额定输入功率额定输入功率 额定电流额定电流 额定转矩额定转矩电机控
30、制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】（三）直流电动机的基本原理（三）直流电动机的基本原理 我我们们知知道道，载载流流导导体体在在磁磁场场中中会会受受到到磁磁场场力力的的作作用用。直直流流电电动动机机就就是是这这一一规规律律的的具具体体应应用用。若若磁磁场场B BX X与与导导体体l l互互相相垂垂直直，且且导导体体中中通通以以电电流流，则则作作用用于于载载流流导导体体上上的的电电磁磁力力f f为为 图图 是是直直流流电电动动机机的的工工作作原原理理模模型型。电电刷刷A、B两两端端加加直直流流电电压压,电电流流从从电电源源的的正正极极流流出出，经经过过电电刷刷 A与与换换向向片片
31、1 而而流流入入电电动动机机线线圈圈，电电流流方方向向为为,然然后后再再经经过过换换向向片片2 与与电电刷刷 B 流流回回电电源源的的负负极极。根根据据电电磁磁力力定定律律，线线圈圈边边与与在在磁磁场场中中分分别别受受到到电电磁磁力力的的作作用用，其其方方向向可可用用左左手手定定则则确确定定。此此电电磁磁力力形形成成的的电电磁磁转转矩矩，使使电电动动机机逆逆时时针针旋旋转转。此此电电磁磁力力形形成成的的电电磁磁转转矩矩，使使电电动动机机逆逆时时针针旋旋转转。当当线线圈圈边边转转到到 S 极极，转到转到 N 极时，流经线圈的电流方向必须改变，极时，流经线圈的电流方向必须改变，电机控制与维修 任务
32、2.1 之 【知识准备】【知识准备】这这样样，导导体体所所受受的的电电磁磁力力方方向向才才能能不不变变，从从而而保保持持电电动动机机转转向向不不变变。保保持持导导体体中中电电流流方方向向不不变变的的任任务务由由换换向向器器来来完完成成。由由图图 2.1.9 可可以以看看出出，原原来来电电刷刷A通通过过换换向向片片 1 与与转转到到 N极极的的导体相连；现在电刷导体相连；现在电刷 A 通过换向片通过换向片 2 与转到与转到 N 极的导体相连，电刷极的导体相连，电刷 B通通过换向片过换向片 1 与转到与转到 S 极极的相连。线圈中电流方向的相连。线圈中电流方向改变，用左手定则判断电改变，用左手定则
33、判断电磁力和电磁转矩的方向未磁力和电磁转矩的方向未变，电枢仍逆时针方向旋变，电枢仍逆时针方向旋转。转。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】图直流电动机的工作原理模型图直流电动机的工作原理模型放大（四）直流电动机的电枢反应（四）直流电动机的电枢反应 当当电电机机有有负负载载时时，电电枢枢绕绕组组中中有有电电流流通通过过，也也要要产产生生一一个个磁磁场场，叫叫做做电电抠抠磁磁场场。发发电电机机的的电电枢枢磁磁场场与与电电动动机机的的电电枢枢磁磁场场是是不不同同的的，但但它它们们的的轴轴线线均均与与主主磁磁场场的的轴轴线线垂垂直直相相交交，所所以以又又叫叫交交轴轴磁磁场场，如如图
34、图所所示示。在在有有负负载载的的电电机机中中，主主磁磁场场和和电电枢枢磁磁场场是是同同时时存存在在的的。电电枢枢磁磁场场的的存存在在对对主主磁磁场场会会产产生生影影响响，这这种种影影响响叫叫做做电枢反应。电枢反应。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】图直流电动机的交轴磁场图直流电动机的交轴磁场 图直流电动机的合成磁场图直流电动机的合成磁场电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】放大 电电枢枢磁磁场场和和主主磁磁场场同同时时存存在在，共共同同作作用用在在电电枢枢上上，这这两两个个磁磁场场的的合合成成作作用用使使磁磁场场合合成成后后的的轴轴线线逆逆着着旋旋转转方
35、方向向偏偏过过角角。由由于于电电枢枢磁磁场场的的影影响响使使得得主主磁磁极极的的几几何何中中性性面面的的磁磁感感应应强强度度不不再再为为零零，物物理理中中性性面面逆逆着着旋旋转转方方向向偏偏转转角角。这这就就是是电电枢枢反反应的第一个影响，如图应的第一个影响，如图 所示。所示。电电机机工工作作在在磁磁路路近近饱饱和和的的状状态态下下，电电枢枢磁磁场场也也削削弱弱了了主主磁磁场场，这这是是第第二二个个影影响响。这这对对于于直直流流电电动动机机来来说说，除除了了换换向向器器与与电电刷刷间间的的火火花花增增大大外外，电电动动机机的的输输出出转转矩矩还还有有所所减减少少，若负载不变，则转速有所下降。若
36、负载不变，则转速有所下降。综合上述分析，直流电机的电枢反应引起的影响是：综合上述分析，直流电机的电枢反应引起的影响是：（1）电机的主磁场发生畸变，磁极轴线发生了偏转。）电机的主磁场发生畸变，磁极轴线发生了偏转。（2）电机的主磁场被削弱。）电机的主磁场被削弱。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】（五）（五）直流电动机的电枢感应电动势和电磁转矩直流电动机的电枢感应电动势和电磁转矩 1.1.感应电动势感应电动势 通通常常所所说说的的电电枢枢电电动动势势就就是是指指正正、负负电电刷刷之之间间的的感感应应电电动动势势。该该电电动动势势等等于于电电枢枢绕绕组组每每一一条条支支路路中中各
37、各导导体体的的感感应应电电动动势势之之和和。这这些些导导体体分分布布在在电电枢枢槽槽内内，因因而而它它们们在在气气隙隙磁磁场场中中也也就就处处在在不不同同的的位位置置。电电枢枢旋旋转转时时，每每个个导导体体切切割割的的磁磁通通密密度度不不一一样样，所所以以它它们们产产生生的的感感应应电电动动势势的的大大小小也也不不一一样样。在在不不同同瞬瞬间间，同同一一导导体体中中感感应应电电动动势势的的数数值值也也不不同同。设设导导体体在在电电枢枢表表面面均均匀匀分分布布，气气隙隙磁磁通通密密度度的的平平均均值值为为Bav，电电枢枢表表面面的的线线速速度度为为v，电电枢枢导导体体数数为为N，并并联联支支路路
38、数数为为2a，每每极磁通为极磁通为，磁极对数为，磁极对数为p，则每条支路的总电动势，则每条支路的总电动势为为电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】式中式中 Ce为电动势常数，为电动势常数，Ea为为电枢电动势。电枢电动势。2.2.电磁转矩电磁转矩 不不论论是是直直流流电电动动机机或或直直流流发发电电机机，只只要要电电枢枢绕绕组组中中有有电电流流通通过过，通通过过导导体体与与气气隙隙磁磁场场相相互互作作用用就就产产生生电磁力，从而产生电磁转矩。电磁力，从而产生电磁转矩。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】设设绕绕组组每每一一条条支支路路中中流流过过的的电电流流
39、为为ia，电电枢枢总总电电流流为为Ia，电电枢枢导导体体数数为为N，并并联联支支路路数数为为2a，设设电电枢枢直直径径为为D，将将电电机机电电枢枢的的周周长长用用电电机机的的极极距距表表示示则则作作用用在在电电枢枢上上总总的的电电磁磁转转矩矩为为 由由上上式式可可知知，电电机机的的电电磁磁转转矩矩与与气气隙隙磁磁通通和和电电枢枢电电流流的的乘乘积积成成正正比比。当当气气隙隙磁磁通通恒恒定定时时，电电枢枢电电流流越越大大，电电磁磁转转矩矩越大；当电枢电流一定时，气隙磁通越大，电磁转矩也越大。越大；当电枢电流一定时，气隙磁通越大，电磁转矩也越大。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准
40、备】（六）（六）直流电动机直流电动机1.1.直流电动机的分类直流电动机的分类按按结结构构形形式式分分为为：开开启启式式、防防护护式式、封封闭闭式式和和防防爆爆式式几几种种；按容量大小分为：小型、中型和大型直流电动机；按容量大小分为：小型、中型和大型直流电动机；按励磁方式可分为：他励、并励、积复励、差复励和串励。按励磁方式可分为：他励、并励、积复励、差复励和串励。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】a）他励 b）并励 c）积复励 d）差复励 e）串励图图2.1.12 直流电动机各种励磁方式接线图直流电动机各种励磁方式接线图放大2.2.电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动
41、方程式 1）电力拖动系统简介）电力拖动系统简介 用用各各种种原原动动机机带带动动生生产产机机械械的的工工作作机机构构运运转转，完完成成一一定定生生产产任任务务的的过过程程称称之之为为拖拖动动。用用电电动动机机作作为为原原动动机机的的拖拖动动称称为电力拖动。为电力拖动。（1）电力拖动系统的组成）电力拖动系统的组成 电电力力拖拖动动系系统统一一般般是是由由电电动动机机、生生产产机机械械的的工工作作机机构构、传动机构、控制设备以及电源五部分组成，如图所示。传动机构、控制设备以及电源五部分组成，如图所示。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】图图2.1.13 电力拖动系统组成电力拖动
42、系统组成（2）电力拖动系统的运动方程）电力拖动系统的运动方程 如如图图2.1.14 所所示示为为单单轴轴电电力力拖拖动动系系统统，电电动动机机直直接接与与生生产产机机械械的的工工作作机机构构相相连连接接，电电动动机机与与负负载载用用同同一一个个轴轴，以以同同一转速运行。一转速运行。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】图图2.1.14 单轴电力拖动单轴电力拖动 图图 他励直流电动机他励直流电动机放大放大图图中中标标出出的的最最主主要要的的物物理理量量有有：n为为电电动动机机转转速速，T为为电电动动机机电电磁磁转转矩矩，TL为为负负载载转转矩矩。由由于于电电动动机机负负载载运运
43、行行时时，一一般般情情况况下下 TLT0，故故可可忽忽略略T0（T0为为电电动动机机空空载载转转矩矩）。图图中中还还标标注注了了各各量量的的正正方方向向（按按电电动动机机惯惯例例），若若转转速速、电电磁磁转转矩矩、负负载载转转矩矩都都为为正正值值时时，那那么么电电磁磁转转矩矩是是拖拖动动性性质质的的转转矩矩，负负载载转转矩矩则则属属制制动动性性质质的的转转矩矩单单轴轴电电力力拖拖动动系系统统中中，电电磁磁转转矩矩、负载转矩与转速变化的关系用运动方程式描述为负载转矩与转速变化的关系用运动方程式描述为:我们称（我们称（T TL）为动转矩。动转矩等于零时，系统处于恒）为动转矩。动转矩等于零时，系统处
44、于恒转速运行的稳态；动转矩大于零时，系统处于加速运动的过转速运行的稳态；动转矩大于零时，系统处于加速运动的过渡过程中；动转矩小于零时，系统处于减速运动的过渡过程渡过程中；动转矩小于零时，系统处于减速运动的过渡过程中。中。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】3.3.直流电动机的基本方程直流电动机的基本方程1）电压平衡方程式）电压平衡方程式 图图2.1.15 为为一一台台他他励励直直流流电电动动机机的的示示意意图图。根根据据图图2.1.15 中中用用电电动动机机惯惯例例所所设设各各量量的的正正方方向向，用用基基尔尔霍霍夫夫电电压压定律可以列出电压平衡方程式定律可以列出电压平衡方
45、程式2）转矩平衡方程式）转矩平衡方程式 稳稳态态运运行行时时，作作用用在在电电动动机机轴轴上上的的转转矩矩有有 3个个。一一个个是是电电磁磁转转矩矩 T，方方向向与与转转速速n 相相同同，为为拖拖动动转转矩矩；一一个个是是电电动动机机空空载载损损耗耗转转矩矩 T0，是是电电动动机机空空载载运运行行时时的的制制动动转转矩矩，方方向向总总与与转转速速n 相相反反，还还有有一一个个是是轴轴上上所所带带生生产产机机械械的的转转矩矩 T2，一般为制动转矩。，一般为制动转矩。电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】3）功率平衡方程式）功率平衡方程式 将式电压平衡方程两边乘以电枢电流将式电压
46、平衡方程两边乘以电枢电流 Ia，得，得4）电磁功率）电磁功率电机控制与维修 任务2.1 之 【知识准备】【知识准备】任务2.1 认识直流电动机【任务实施】【任务实施】1.实施地点：实施地点：教室、电机实训室教室、电机实训室2.实施所需器材实施所需器材 1）多媒体设备；）多媒体设备；2）直直流流电电动动机机、发发电电机机实实物物，每每种种12台台；直直流流电电源源、闸刀开关、直流电压表、直流电流表及连接导线。闸刀开关、直流电压表、直流电流表及连接导线。3.实施内容与步骤：实施内容与步骤：1）学学生生分分组组：4人人左左右右一一组组，指指定定组组长长。工工作作始始终终各各组组人员尽量固定。人员尽量
47、固定。2）教教师师布布置置工工作作任任务务。学学生生阅阅读读学学习习指指导导书书，了了解解工工作作内容，明确工作目标，制定实施方案。内容，明确工作目标，制定实施方案。电机控制与维修 任务2.1 之 【任务实施】【任务实施】引导问题为：引导问题为：（1）直流电动机有什么用处？按励磁方式怎样分类？）直流电动机有什么用处？按励磁方式怎样分类？（2）直流电动机的主要结构有哪几部分？）直流电动机的主要结构有哪几部分？（3）直直流流电电动动机机的的主主要要额额定定值值有有哪哪几几个个，直直流流电电动动机机、直直流发电机的额定容量、额定电压的意义相同吗？流发电机的额定容量、额定电压的意义相同吗？（4）什什么
48、么是是直直流流电电动动机机的的电电枢枢反反应应？电电枢枢反反应应对对电电机机主主磁磁场的有哪些？场的有哪些？（5）写写出出直直流流电电动动机机的的电电动动势势公公式式、电电磁磁转转矩矩公公式式、电电压压平衡方程式，解释各式中各符号的含义。平衡方程式，解释各式中各符号的含义。（6）电力拖动系统有哪几部分组成？）电力拖动系统有哪几部分组成？3）教教师师通通过过图图片片、实实物物或或多多媒媒体体分分析析演演示示让让学学生生了了解解直直流流电机结构、原理、铭牌参数并举例，或指导学生自学。电机结构、原理、铭牌参数并举例，或指导学生自学。电机控制与维修 3.实施内容与步骤实施内容与步骤4）实际观察几种直流
49、电机的结构。）实际观察几种直流电机的结构。（1）观察几种直流电机结构，观察结果记录在表）观察几种直流电机结构，观察结果记录在表2-1-1 中；中；表表2-1-1 直流电机观察结果记录表直流电机观察结果记录表序序号号直流直流电电机名称机名称直流直流电电机型号机型号额额定定功率功率（VAVA）额额定定电压电压（V V）额额定定电电流流（A A）额额定定转转速速（r/min）额额定励磁定励磁电电流流（A A）励磁励磁方式方式变压变压器器用途用途1234电机控制与维修 任务2.1 之 【任务实施】【任务实施】电机控制与维修 （2）用伏安法测电枢的直流电阻，结果记录在表）用伏安法测电枢的直流电阻，结果记
50、录在表2-1-2 中。中。表表2-1-2 伏安法伏安法测电测电枢直流枢直流电电阻阻测试记录测试记录表表 室温室温 序号序号U（V）I（A）R（）Ra平均（平均（）Raref（）1Ra11=Ra1=Ra12=Ra13=2Ra21=Ra2=Ra22=Ra23=3Ra31=Ra3=Ra32=Ra33=任务2.1 之 【任务实施】【任务实施】3.实施内容与步骤实施内容与步骤（3）注意事项）注意事项观察直流电机时，认真观察，注意区别，记录完整；观察直流电机时，认真观察，注意区别，记录完整；进行电枢电阻测试时，由于电压较高，应注意安全。进行电枢电阻测试时，由于电压较高，应注意安全。严禁带电拆、接线。严禁带