直流电机培训资料

1、电机分类，变压器电机分类：直流电机旋转电机感应电机交流电机同步电机，直流电机，1，直流电机：产生直流电流的发电机，或者用直流电流旋转的电机。 2、直流电动机的优点： (1)直流电动机具有良好的启动性能，能在大范围内顺利经济地进行调速，因此广泛应用于电力机车、电车、轧机、机床、起重机设备中。 (2)直流发电机为各种直流电源。 目前，由晶闸管整流元件组成的直流电源设备已取代直流发电机。 3 .主要介绍整流子式直流电动机。直流电机的结构和作用，1、直流电机主要由定子和转子组成。 2、定子的作用是产生磁场来机械支撑电动机，包括主磁极、转极、床、端盖、轴承等。 电刷装置也固定在定子上。 3 .转子包括电

2、枢、整流器、轴、风扇等。 电枢包括电枢铁心和电枢绕组，通过感应电位实现能量转换。 直流电机各组成部分的作用，1、主磁极：产生气隙磁场，电枢在该磁场中旋转感应电位。 大多数直流电机的主磁极不是永久磁铁，而是从励磁线圈用直流电流产生磁场。 主磁极由主极铁心和卷装在铁心上的励磁线圈两部分构成。 2、转向极：是为了改善转向的东西。 换向器线圈和电枢串联连接。 3、床：床的主体部分作为磁极间的通路，固定主极、整流极和端盖，然后将马达固定在基座上。 4、电枢铁心：用于嵌合磁通路和电枢绕组。 5、电枢绕组：感应电位和电流，实现机电能量转换。 6、换向器：通过机械交换电枢线圈内部的交流电位的方法，转换成电刷间

3、的直流电位。 7 .刷装置：一是将旋转的电枢线圈连接到外部电路上，通过刷向电枢输入电流，或从电枢输出，第二是与整流器合作，获得直流电压。直流电机的分类、1、直流电机以励磁方式分为他励和自激。 2 .作为发电机运转时，自励磁是指发电机励磁所需的励磁电流由该电动机自身的电枢供给。 他的励磁是指励磁电流由别的电源供给，不与电子电路电连接。 自激发电机根据励磁绕组和电枢的连接方式分为并联励磁、串联励磁、双励磁。 (1)并联励磁发电机的励磁线圈与电枢并联连接。 (2)串联励磁发电机的励磁线圈与电枢串联连接。 (3)双励磁发电机的并联励磁线圈和串联励磁线圈被同一主极铁心复盖。直流电机的分类、3、作为电机运

4、转时，不称为自激，也可以分为他励、并励、串联励、复励。 意思是电枢和励磁绕组用不同的电源供电。 只对并联的电枢和励磁线圈由同一电源供给进行励磁。 直流电动机常用式，1，电枢绕组的感应电位： E=Ce*N其中，Ce是电位常数按每极磁通n为电动机的转速2，电动机的电磁转矩T=Cm*Ia这里，Cm是转矩常数按每极磁通Ia流过电枢的电流，直流电动机的起动，1，机械地看2 .从电磁扭矩T=Cm*Ia来看，为了得到大的起动扭矩，要求起动时的电流大。 从电路上看，刚起动后，电动机转速为N=0，反电位E=0，电枢电流Ia=U/R成为大的值。 结果是电网电压急剧下降，影响电网上其他用户的电力使用，使电机线圈发热

5、，受到较大电磁力的冲击。 因此，启动时的电流不要超过允许范围。 3 .起动直流电机的基本要求： (1)有足够大的起动扭矩(2)起动电流被限制在允许范围内；(3)起动时间短；(4)起动设备简单经济可靠。、直流电机的常用启动方法、4、启动方法： (1)直接启动(2)电子回路串联压敏电阻启动(3)降压启动5，启动原则：确保足够的电磁转矩和降低启动电流。 因此，启动时，请使电机的磁通为最大值。 因为T=Cm*Ia，所以在相同的电流下，t最大。 因此，在启动过程中，保证励磁电路电压不受电枢启动电阻电压降的影响。 直流电机常用启动方法，一，直接启动： 1，直接启动：不采取限流措施，把静止的电枢直接接通到额

6、定电压的电网中启动。 2、直接启动的优点：无需追加启动设备，操作简单，启动扭矩足够大。 3、直接启动的缺点：启动电流大，给电网带来不良影响，使电机整流子产生强烈的火花。 直流电机常用启动方法，二，电枢电路串联变阻器启动： 1，串联变阻器启动：启动中，电枢电路串联连接可变电阻来限制启动电流。 一般来说，在转速上升的过程中逐渐切除阻力，将电流限制在允许范围内，使电动机转速以较小的变动上升，不需要启动太长时间。 2、串联变阻器启动的优点：所需的启动设备少。 3、串联变阻器启动的缺点：启动过程中消耗大量电力，不经济。直流电机常用启动方法、三、降压启动： 1、降压启动：降压启动只有在电机有专用电源时才能

7、采用。 2 .降压启动：启动时，降低专用电源电压限制启动电流。 启动过程中，慢慢提高电源电压，以必要的加速度上升电机的转速。 3 .降压启动的优点：启动电流小，启动能量小，能顺利上升。 4、降压启动的缺点：需要专用电源，设备投资大。 直流电动机的动作特性，1，动作特性：电压U=常数，不在电枢电路上串联施加电阻，在保持励磁电流一定的同时，电动机的转速n、电磁扭矩t、效率等与输出功率p的关系曲线。 2、并联励磁电机的速度特性： N=U- Ia* Ra/Ce*由上式表明，影响转速的因素有两个，是电枢电路电阻电压降和电枢反应的影响。 如果负载增加，电枢电流Ia增加，电阻电压降Ia* Ra就会降低转速，

8、但电枢反应总是发挥减磁作用，使转速上升，所以对转速的影响部分抵消，电机转速的变化小。 如果前者的要素大于后者的要素，则速度特性曲线稍微下降，但相反，有可能略微弯曲。 N P，直流电动机的动作特性，3，串联励磁电动机的速度特性： (1)负载增加时，转速迅速下降是其特征。 扭矩随着输出功率的增加而立即上升。 (2)原因：负载增大输出功率P2增加时，输入功率P1也必须增加，在电压U=常数的条件下，Ia必须增加。 Ia的增加使磁通增加，另一方面，增大电枢电路的总电阻电压降Ia* Ra。 从旋转速度的公式可知，两种作用都使旋转速度降低，因此旋转速度随着输出功率的增加而急速降低。 负载轻、Ia小、小时，转

9、速非常高，成为危险高速的现象通称“飞跃”。 在满载或重负载下，电枢电流Ia大，串联，因此励磁电流If大，与此相伴的气隙磁通也相当大。 因此，电枢只需要不太高的转速，就能产生足以与电网电压u平衡的反电位。 串联励磁电动机无负载或负载轻时，If=Ia变小或变零变小，所以电枢必须以非常高的转速旋转，以生成充分的反电位e并与电网电压u平衡。，直流电动机的动作特性，(3)图表： N P 4，双励磁电动机的动作特性：为了保持直励磁电动机的优点，并且保证不发生“快”现象，必须采用双励磁电动机。 双励磁电机有并联励磁线圈和串联励磁线圈，这两种线圈的比例不同，就能得到不同的特性。 并联励磁起到主要作用时，其特性

10、接近并联励磁电机。 相反，串联励磁线圈发挥主要作用时，其特性与串联励磁电机相近。 从1、直流电动机的转数式N=U- Ia*(Ra Rj)/Ce*来看，直流电动机的调速可以用三种方法进行调速。 (1)改变励磁电流来改变磁通(2)改变施加到电枢电路的端子电压u (3)改变与电枢电路串联连接的电阻Rj。 2、改变励磁电流的调速：从上式可以看出，在电动机的端子电压u一定的情况下，减少励磁电流减少磁通量，旋转速度就会相应地上升。 电动机励磁电流的变化是通过改变与并联励磁线圈电路串联连接的调节电阻Ra来实现的。 每次改变阻力时，都会得到不同的If，即不同的If，能得到不同的旋转速度。 物理说明： If刚开

11、始减少时，由于机械惯性，机组的转速没有变化，但很快减少，所以反电位E=Ce* *N马上减少，从电枢电流Ia=U-E/Ra，e减少时，Ia急剧增加。 由于Ia急剧增加，电磁扭矩t也急速增加，单元加速了。 当单元的转速增加时，反电位e上升，电枢电流Ia和电磁扭矩t再次下降到电磁扭矩与负载扭矩相等。 此时，进入新的稳定运转状态，转速达到新的稳定值。 缺点：只能提高。 不能降低。 优点：效率几乎没有变化。直流电机的调速、3、改变电枢端子电压的调速：由电机转速式N=U- Ia*(Ra Rj)/Ce*，励磁电流不变的情况下，如果改变电枢端子电压，就能改变电机的转速。 提高端子电压的话，电机的转速就会提高。

12、 缺点：需要专用电源。 直流电机的调速，4，改变与电枢电路串联连接的电阻调速：从电机转速式N=U- Ia*(Ra Rj)/Ce*中，以一定的施加电压改变与电枢电路串联连接的电阻Rj时，电阻压降Ia* Rj发生变化，电枢端子电压发生变化，可以调节电机的转速物理说明：调速开始时，突然突入电阻Rj，由于单元的转速不会因惯性而变化，所以逆电位e暂时不变化，但电枢电流Ia=U-E/Ra Rj因突入Rj而急剧下降，同时电磁扭矩t也急剧下降。 此时t远远小于负载制动扭矩，因此电机开始减速。 但是，随着电动机的转速下降，反电位e也下降，所以电枢电流又恢复，直到与原来的电枢电流相等为止。 此时，转速下降到新的值

13、，机组再次取得平衡并以新的稳定状态运转。 缺点：马达效率不能与转速成比例下降，不能提高。直流电动机的制动、1、直流电动机的制动方法有3种： (1)能量制动器(2)逆连接制动器(3)再生制动(再生制动) 2、3种方法的共同点在于，不改变原来的磁场大小的方向而改变电枢电流的方向，得到与转子旋转方向相反方向的制动扭矩直流电动机的制动，一，能量制动： 1，能量制动：电动机从电网断开后，利用机组的动能产生电磁制动扭矩。 2、物理过程：制动能量时，不改变励磁电流，将电枢的两端从电网上断开，立即连接到制动电阻上。 此时，电机还有磁场，转子由于惯性持续旋转，所以成为其他励磁发电机，给制动电阻供电。 和通常的发

14、电机一样，此时电磁扭矩的方向与电枢旋转方向相反，制动起作用。 单元停止旋转，直到单元储藏的动能完全消耗在制动阻力和单元本身的损失上，因此被称为能量制动。3、优点：经济性好缺点：制动扭矩小。 直流电动机的制动器，二，逆接制动器： 1，逆接制动器：在励磁电流不变的条件下，用开关把电枢两端逆接到电网上进行的制动器，在这种情况下，机组马上停止旋转。 2、物理过程：逆接制动时，励磁电流不变，电网电压u为负值，也就是说，与原来作为电动机时的逆电位e为同方向。 此时，由于电枢电流Ia=-(U E)/Ra，所以在电枢中很快就会产生与大方向相反方向的电流。 随之，产生与电枢的旋转方向相反方向的电磁扭矩，引起强烈

15、的制动作用，使电动机急速停止。 3、优点：制动扭矩大。 缺点：电枢电流很大，冲击电网，从不利于电枢的电网供电，不经济。 直流电动机的制动器，三，再生制动器： 1，再生制动器：表示电动机从电动机的运转状态转移到发电机的运转状态，在电网中再生，称为再生制动器。 2、物理过程：当电动机转速上升时，保证电动机有适当的励磁电流，把电枢连接到电网上，当转速上升到某个数值时，电动机逆电位EU的电枢电流变成相反方向，电动机进入发电机的运转状态，引起制动作用，限制转速的上升。 3、注意事项： (1)并用电机再生制动时，无需变更电枢回路的连接。 (2)串联励磁电动机再生制动时，必须将串联励磁绕组改为其他励磁，以低

16、电压施加到励磁绕组上，确保必要的励磁电流，实现再生制动。 直流电机的换流，一、直流电机电枢线圈的电位和电流交替，只要旋转的换向器和静止的电刷合作工作，就能在电刷之间得到直流电压和电流。 旋转的电枢绕组元件从一个支路通过电刷下方进入另一个支路时，该元件的电流从一个变为另一个。 这种电流方向的转换称为方向转换。 二、转换过程有电磁过程，有机械、电化学、电热等现象。 三、转换不良的影响： 1、电刷下产生火花，火花达到一定程度以上时，电刷和整流子的表面会损坏，电动机不能正常工作。 2、火花还会产生电磁波，妨碍无线通信。产生火花的原因(1)、一、直流电机运转时，在刷子下多会产生火花。 小部分微弱的火花对

17、电动机的运转无害，但火花范围扩大，程度强的话，会烧整流子和刷子，留下表面粗糙、烧伤，不光滑的整流子和表面粗糙的刷子接触，火花的程度变强，如果这样循环蓄积，电动机就不能马上运转。 二、我国国家标准GB75581把火花分为五个等级，1、11/4、11/2、2、3。 三、对正常运转的电机，火花等级不得超过11/2级。 产生火花的原因(2)，4，产生火花的原因： 1，电磁的原因：由于附加电流的产生，附加电流产生的磁场能足够大，或者接触点的热能损失足够大，可能产生火花。 2、机械原因：换向器、转子和刷装置等方面的缺陷(换向器偏心、换向器片间的云母绝缘突出、转子平衡不良、刷松、刷压力不良等)。 引起火花。 3、化学原因：换向器表面形成氧化膜，对电机的转换有良好的作用。 刷子的压力过大，缺氧，水蒸气不足，在有破坏氧化膜的气体的环境下工作的话，整流子表面的