直 流 电 机.

1、电机与电气控制技术电机与电气控制技术电子工业出版社电机与电气控制技术电机与电气控制技术第第3章章 直直 流流 电电 机机直流电机包括直流电动机和直流发电机，与三相交流异步电动机相比，其主要优点是速度调节范围宽广，平滑性、经济性较好，启动转矩较大。但是直流电机也有它显著的缺点，它结构复杂，价格高，维护不方便，尤其是电刷与换向器之间容易产生火花，故障较多，因而运行可靠性较差。目前直流电机主要应用于电力拖动性能要求较高的场合，如起重机械、电力机车、大型可逆轧钢机和龙门刨床等生产机械中。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁

2、方式3.1.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理1直流发电机的工作原理电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式2直流电动机的工作原理电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式3直流电机的可逆运行原理从上述直流电机的工作原理来看，一台直流电机若在电刷两端加上直流电压输入电能，即可拖动生产机械旋转，输出机械能而成为电动机；反之若用原动机带动电枢旋转，输入机械能，就可在电刷两端得到一个直流电动势作为电源，输出电能而成为发电机。说明同一台电机

3、在一定条件下既可作电动机又可作发电机运行。这就是电机的可逆运行原理。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式3.1.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式1主磁极主磁极的作用是产生主磁通，它由铁芯和励磁绕组组成电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式2换向磁极换向磁极的作用是产生附加磁场，用以改善电机的换向性能。通常

4、铁芯由整块钢做成，换向磁极的绕组应与电枢绕组串联。换向磁极装在两个主磁极之间电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式3机座机座一方面用来固定主磁极、换向磁极和端盖等，另一方面作为电机磁路的一部分称为磁轭。4电刷装置电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式5电枢铁芯电枢铁芯的作用是通过磁通和安放电枢绕组。当电枢在磁场中旋转时，铁芯将产生涡流和磁滞损耗，为了减少损耗，提高效率，电枢铁芯一般用硅钢片冲叠而成。电机与电气控制技术电机与电气控制技

5、术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式6电枢绕组电枢绕组的作用是产生感应电动势和通过电流产生电磁转矩，实现机电能量转换。绕组通常用漆包线绕制而成，嵌入电枢铁芯槽内，并按一定的规则连接起来。为了防止电枢旋转时产生的离心力使绕组飞出来，绕组嵌入槽内后，用槽楔压紧；线圈伸出槽外的端接部分用无纬玻璃丝带扎紧。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式7换向器电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式3

6、.1.3 直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式直流发电机的各种励磁方式接线如图电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电动机的各种励磁方式接线如图电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式1他励方式2并励方式3串励方式4复励方式电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式3.1.4 直流电机的铭牌数据及系列直流电机的铭牌数据及系列1直流电机铭牌数据型 号Z2-

7、72励 磁 方 式并 励功率22kW励磁电压220V电压220B励磁电流2.06A电流116A定额连续转速1 500r/min温升80编号出厂日期年月日 电 机 厂电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式2直流电机系列（1）Z2系列。（2）ZF和ZD系列。（3）ZZJ系列。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组3.2.1 电枢绕组概述电枢绕组概述电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组1实槽与虚槽电机电枢上实际开出的槽叫实槽。电机与电

8、气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组2元件数、换向片数与虚槽数每个元件有两个元件边，而每一个换向片连接两个元件边，又因为每个虚槽里包含两个元件边，所以，绕组的元件数S、换向片数K和虚槽数Zi三者应相等，即iSKZZ电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组3绕组节距（1）第一节距y1。（2）合成节距y。（3）换向器节距yK。（4）第二节距y2。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组3.2.2 电枢绕组的基本形式电枢绕组的基本形式1单叠绕组单叠绕组的连接特点是：每个元件的首端和末端

9、分别接到相邻的两个换向片上，后一元件的首端与前一元件的末端连在一起，并接到同一个换向片上。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组2单波绕组单波绕组的连接特点是：每个元件与相距约两个极距的元件相串联，绕完一周以后，第p个元件的末端落到与起始换向片相邻的换向片上电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组3复叠和复波绕组（1）复叠绕组。复叠绕组的连接方式与单叠绕组相似，只是每串联一个元件就移动m个虚槽，即y=yK=m，其中m为大于1的整数，m=2为双叠绕组，m=3为3叠绕组采用最多的是双叠绕组。（2）复波绕组。复波绕组与

10、单波绕组的区别在于：前者第p个元件串联后，不是回到与起始换向片相邻的换向片上，而是回到与起始换向片相距m个换向片的换向片上。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.3 直流电机的感应电动势和电磁转矩直流电机的感应电动势和电磁转矩1电枢绕组的感应电动势EaaeECn2直流电机的电磁转矩TTaTCI电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.4 直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性3.4.1 他励（并励）电动机的工作特性他励（并励）电动机的工作特性电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.4 直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性1转速特性NaaeUI RnC2转矩特性输出转矩T2=9.55P2/

11、n，由此可见，当转速不变时，T2=f（P2）将是一条通过原点的直线。3效率特性效率特性是在U=UN时的= f（P2）。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.4 直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性3.4.2 串励电动机的工作特性串励电动机的工作特性因为串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联，故励磁电流If=Ia与负载有关。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.5 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性3.5.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性1固有机械特性NaaeNeNURnICC电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.5 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性2人为机械特性

12、（1）电枢串接电阻的人为机械特性。（2）改变电枢电压时的人为机械特性。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.5 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性（3）减弱磁通时的人为机械特性。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.5 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性3.5.2 电动机的稳定运行条件电动机的稳定运行条件为了使系统能稳定运行，电动机的机械特性和负载特性必须配合得当。为了便于分析，将电动机的机械特性和负载特性画在同一坐标图上电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.6 他励直流电动机的启动与反转他励直流电动机的启动与反转1启动条件启动瞬间，n=0，Ea=0，此时电动机中流过的电流叫

13、启动电流Ist，对应的电磁转矩叫启动转矩Tst。为了使电动机的转速从零逐步加速到稳定的运行速度，在启动时电动机必须产生足够大的电磁转矩。2启动方法（1）电枢回路串电阻启动。（2）降压启动。3反转电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速1电枢串电阻调速电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速2弱磁调速这是一种改变电动机磁通大小来进行调速的方法。为了防止磁路饱和，一般只采用减弱磁通的方法。小容量电动机多在励磁回路中串接可调电阻，大容量电动机可采用单独的可控整流电源来实现弱磁调速。电机与电气控制技术电机与电气控制

14、技术3.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速3降压调速电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.8 他励直流电动机的电气制动他励直流电动机的电气制动1能耗制动aNazNN(22.5)(22.5)EURRII电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.8 他励直流电动机的电气制动他励直流电动机的电气制动2反接制动（1）倒拉反接制动。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.8 他励直流电动机的电气制动他励直流电动机的电气制动（2）电枢电源反接制动。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.8 他励直流电动机的电气制动他励直流电动机的电气制动3回馈制动（再生制动）若电动机在电动状态运行中，由于某种因

15、素（如电动机车下坡）而使电动机的转速高于理想空载转速时，电动机便处于回馈制动状态。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修3.9.1 换向器和电刷的维护换向器和电刷的维护1换向器的维护（1）换向器表面应光滑，无毛刺、黑斑、油垢等。对油垢，应用干净柔软的白布沾酒精擦拭；对锈蚀黑斑，应用00号细纱布研磨（不得使用金刚砂布），若其表面不平程度达到0.2mm时应用车床车光。（2）换向片边缘倒角为0.5mm45，换向器云母槽下刻深度见表 换向器直径/mm5050150151300300云母槽下刻深度/mm0.50.81.21.5电机与电气控制技术电机与电气

16、控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修2电刷的维护（1）同一组刷握应均匀排列在同一直线上。（2）刷握的排列，一般应使相邻不同极性的一对刷架彼此错开，以使换向器均匀磨损，因此应注意以下几点： 各组电刷应调整在换向器的电气中性线上。 带有倾斜角的电刷，其锐角尖应与转动方向相反。（3）同一电机上必须使用同一型号、同一制造厂的电刷。（4）电刷的编织带或导线应连接牢固，接触良好，不得与转动部分或弹簧片相碰触，具有绝缘垫的电刷，绝缘垫应完好。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修（5）电刷在刷握内应能上下自由移动，电刷与刷握的间隙应符

17、合制造厂规定，一般为0.100.20mm。（6）恒压弹簧座应完整无机械损伤，其型号及压力要求应符合产品规定；非恒压弹簧，其压力应符合制造厂规定。若无规定时，应调整到不使电刷下冒火的最低压力，同一刷架上每个电刷的压力应力求均匀，一般为1.52.7N/cm2。（7）电刷接触面应与换向器弧度相吻合，接触面积不应小于单个电刷截面的75%。（8）运行时，电刷应在换向器的整个表面内工作，不得靠近换向器的边缘。 电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修3.9.2 直流电机电刷的中性位置的确定直流电机电刷的中性位置的确定1感应法电机与电气控制技术电机与电气控制技

18、术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修2正、反转发电机法试验时用他励方式。在电机转速、励磁电流及负载都不变的情况下，使电机正转和反转，逐步移动电刷的位置，直到正转与反转电枢端电压都相等时，这时电刷的位置就是中性位置。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修3.9.3 直流电机拆装直流电机拆装（1）拆去接至电机的所有连线。（2）拆除电机的底脚螺钉。（3）拆除与电机相连接的传动装置。（4）拆去轴伸端的联轴器或带轮。（5）拆去换向器端的轴承外盖。（6）打开换向器端的视察窗，从刷盒中取出电剧，再拆下刷杆上的连接线。（7）拆下换向器端的端盖

19、，取出刷架。 电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修（8）用纸板或白布把换向器包好。（9）小型直流电机，可先把轴伸端端盖固定螺栓松掉，用木锤敲击前轴端，有退端盖螺孔的用螺栓插入螺孔，使端盖上口与机座脱开，把带有端盖的电机转子从定子内小心地抽出。注意防止碰伤换向器和电枢绕组。（10）将带后端盖的电枢放在木架上，再拆除轴伸端的轴承盖螺钉，取下轴承外盖及端盖。（11）如发现轴承已经损坏，则用拉具将轴承取下。如无特殊原因，则不要拆卸。（12）电机的电枢、定子的零部件如有损坏，则还需继续拆卸，并做好记录。 电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流

20、电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修3.9.4 电枢绕组接地故障维修电枢绕组接地故障维修1检查方法（1）测量绝缘电阻法。（2）测量换向片间的压降法。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修（3）测量换向片与轴之间的压降法。将直流低电压加于相隔近一个极距的两个换向片上。依次测量各换向片与轴之间的压降，压降为零处即为接地点。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修（4）试灯法。用220V小功率交流电灯和220V交流电源按图电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的

21、维护与维修2故障排除方法若接地点发生在换向片与轴之间，其故障排除方法见有关换向器部分内容。若接地点在槽口或线端支架处，应尽可能采用在接地点加强绝缘的方法。有必要时，可在局部加热，使原绝缘漆软化以便于绝缘材料的加入。若接地发生在槽内，则一般要拆下有故障的线圈，经过处理或完全制作新品后再嵌入原槽内。 电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修3.9.5 直流电动机定子磁极绕组故障诊断与排除直流电动机定子磁极绕组故障诊断与排除1拆卸定子2主极绕组故障排除3定子装配4检测电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修3.9.6 换向器的常见故障及维修换向器的常见故障及维修1换向片凸起2云母片凸起或深度过小电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护