第2讲 直流电动机的工作原理

知识点：直流电动机的工作原理主讲教师：韩振花直流电动机的类型1

目录2直流电动机的工作原理234

直流电动机的铭牌3

根据直流电动机的定子磁场不同，可将直流电动机分为两大类，一类是永磁式直流电动机，它的定子磁极由永久磁铁组成；另一类是励磁式直流电动机，它的定子磁极由铁心和激磁线圈组成。

励磁式直流电动机可分为他励直流电动机、并励直流电动机、串励直流电动机、复励直流电动机几种。直流电动机中有两种基本绕组，即励磁绕组和电枢绕组。励磁绕组和电枢绕组之间的连接关系为励磁方式。

（a）他励

(b)并励(c)串励(d)复励图3-12直流电动机的励磁方式直流电动机的类型1

电枢不用外力拖动，把电刷A、B接到直流电源上，假定电流从电刷A流入线圈，沿a→b→c→d方向，从电刷B流出。载流线圈在磁场中将受到电磁力的作用，其方向按左手定则确定，ab边受力向上，cd边受力向下，形成电磁转矩，结果使电枢逆时针方向转动。如图3-13（a）所示。当电枢转过90°时，如图3-13（b）所示，线圈中虽无电流和力矩，但在惯性的作用下继续旋转。图3-13（a）受电磁力逆时针转动

（b)不受电磁力惯性转动直流电动机的工作原理2

当电枢转过180°时，如图3-13（c）所示，电流仍然从电刷A流入线圈。沿d→c→b→a方向，从电刷B流出。与图3-13（a）比较，通过线圈的电流方向改变了，但两个线圈边受电磁力的方向却没有改变，即电动机只朝一个方向旋转。若要改变其转向，必须改变电源的极性，使电流从电刷B流入，从电刷A流出才行。

图3-13（c）受电磁力逆时针转动

（d)不受电磁力惯性转动直流电动机的工作原理2

由以上分析可得直流电动机的工作原理：当直流电动机接入直流电源时，借助于电刷和换向器的作用，使直流电动机电枢绕组中流过方向交变的电流，从而使电枢产生恒定方向的电磁转矩，保证了直流电动机朝一定的方向连续旋转。

直流电动机的工作原理2直流电动机型号Z4-112/2-1励磁方式并励额定功率5.5kW励磁电压180V额定电压440V励磁电流0.4A额定电流15A额定效率81.2%额定转速3000r/min绝缘等级B级定额连续出厂日期

年

月

电机厂

铭牌钉在电动机机座的外边面上，其上标明电机主要额定数据及电机产品数据，供使用者使用时参考。铭牌数据主要包括：电机型号、电机额定功率、电机额定电压、额定电流、额定转速和额定励磁电流及励磁方式等，此外还有电机的出厂数据如出厂编号、出厂日期等。如图3-14所示。图3-14

直流电动机的铭牌3

直流电动机的铭牌3

型号

电机型号由若干字母和数字所组成，用以表示电机的系列和主要特点。根据电机的型号，便可以从相关手册及资料中查出该电机的有关技术数据。电机型号的含义如下：Z

4—112/2—11号铁心长度

磁极数为2中心高112mm设计序号直流电动机3

直流电动机的铭牌3代号含义Z2一般用途的中、小型直流电机，包括发电机和电动机Z、ZF一般用途的大、中型直流电机系列。Z是直流电动机系列；ZF是直流发电机系列ZZJ专供起重冶金工业用的专用直流电动机ZT用于恒功率且调速范围比较大的拖动系统里的广调速直流电动机ZQ电力机车、工矿电机车和蓄电池供电电车用的直流牵引电动机ZH船舶上各种辅助机械用的船用直流电动机ZU用于龙门刨床的直流电动机ZA用于矿井和有易爆气体场所的防爆安全型直流电动机ZKJ冶金、矿山挖掘机用的直流电动机常见的直流电动机产品系列见表3-1所示：3

直流电动机的铭牌3表3-1常见直流电动机产品系列及用途直流电动机的额定值

额定值是电机制造厂对电机正常运行时有关的电量或机械量所规定的数据。额定值是正确选择和合理使用电机的依据。根据国家标准，电机铭牌上所标的数据称为额定数据，具体含义如下：（1）额定功率PN

电机在额定情况下允许输出的功率。对于发电机，是指输出的电功率；对于电动机是指轴上输出的机械功率，单位一般都为kW或W。（2）额定电压UN

在额定情况下，电刷两端输出或输入的电压，单位为V。（3）额定电流IN

在额定情况下，电机流出或流入的电流，单位为A。3

直流电动机的铭牌3直流电动机的额定值

额定功率PN、额定电压UN和额定电流IN三者之间的关系如下：

直流发电机

PN=UN·IN

直流电动机

PN=UN·IN·ηN

式中ηN

——额定效率（4）额定转速nN

在额定功率、额定电压、额定电流时电机的转速，单位为r/min。（5）额定励磁电压UfN

在额定情况下，励磁绕组所加的电压，单位为V。3

直流电动机的铭牌3直流电动机的额定值（6）额定励磁电流IfN

在额定情况下，通过励磁绕组的电流，单位为A。

有些物理量虽然不标在铭牌上，但它们也是额定值，例如在额定运行状态时的转矩、效率分别称为额定转矩、额定效率等。若电机运行时，各物理量都与额定值一样，称额定状态。电机在实际运行时，由于负载的变化，往往不是总在额定状态下运行。如果流过电机的