直 流 電 機.

1、電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)電子工業(yè)出版社電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)第第3章章 直直 流流 電電 機機直流電機包括直流電動機和直流發(fā)電機，與三相交流異步電動機相比，其主要優(yōu)點是速度調(diào)節(jié)范圍寬廣，平滑性、經(jīng)濟性較好，啟動轉(zhuǎn)矩較大。但是直流電機也有它顯著的缺點，它結(jié)構(gòu)復雜，價格高，維護不方便，尤其是電刷與換向器之間容易產(chǎn)生火花，故障較多，因而運行可靠性較差。目前直流電機主要應用于電力拖動性能要求較高的場合，如起重機械、電力機車、大型可逆軋鋼機和龍門刨床等生產(chǎn)機械中。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁

2、方式3.1.1 直流電機的工作原理直流電機的工作原理1直流發(fā)電機的工作原理電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式2直流電動機的工作原理電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式3直流電機的可逆運行原理從上述直流電機的工作原理來看，一臺直流電機若在電刷兩端加上直流電壓輸入電能，即可拖動生產(chǎn)機械旋轉(zhuǎn)，輸出機械能而成為電動機；反之若用原動機帶動電樞旋轉(zhuǎn)，輸入機械能，就可在電刷兩端得到一個直流電動勢作為電源，輸出電能而成為發(fā)電機。說明同一臺電機

3、在一定條件下既可作電動機又可作發(fā)電機運行。這就是電機的可逆運行原理。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式3.1.2 直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的基本結(jié)構(gòu)電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式1主磁極主磁極的作用是產(chǎn)生主磁通，它由鐵芯和勵磁繞組組成電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式2換向磁極換向磁極的作用是產(chǎn)生附加磁場，用以改善電機的換向性能。通常

4、鐵芯由整塊鋼做成，換向磁極的繞組應與電樞繞組串聯(lián)。換向磁極裝在兩個主磁極之間電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式3機座機座一方面用來固定主磁極、換向磁極和端蓋等，另一方面作為電機磁路的一部分稱為磁軛。4電刷裝置電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式5電樞鐵芯電樞鐵芯的作用是通過磁通和安放電樞繞組。當電樞在磁場中旋轉(zhuǎn)時，鐵芯將產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，為了減少損耗，提高效率，電樞鐵芯一般用硅鋼片沖疊而成。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技

5、術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式6電樞繞組電樞繞組的作用是產(chǎn)生感應電動勢和通過電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。繞組通常用漆包線繞制而成，嵌入電樞鐵芯槽內(nèi)，并按一定的規(guī)則連接起來。為了防止電樞旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力使繞組飛出來，繞組嵌入槽內(nèi)后，用槽楔壓緊；線圈伸出槽外的端接部分用無緯玻璃絲帶扎緊。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式7換向器電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式3

6、.1.3 直流電機的勵磁方式直流電機的勵磁方式直流發(fā)電機的各種勵磁方式接線如圖電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電動機的各種勵磁方式接線如圖電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式1他勵方式2并勵方式3串勵方式4復勵方式電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式3.1.4 直流電機的銘牌數(shù)據(jù)及系列直流電機的銘牌數(shù)據(jù)及系列1直流電機銘牌數(shù)據(jù)型 號Z2-

7、72勵 磁 方 式并 勵功率22kW勵磁電壓220V電壓220B勵磁電流2.06A電流116A定額連續(xù)轉(zhuǎn)速1 500r/min溫升80編號出廠日期年月日 電 機 廠電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.1 直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及勵磁方式2直流電機系列（1）Z2系列。（2）ZF和ZD系列。（3）ZZJ系列。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.2 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組3.2.1 電樞繞組概述電樞繞組概述電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.2 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組1實槽與虛槽電機電樞上實際開出的槽叫實槽。電機與電

8、氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.2 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組2元件數(shù)、換向片數(shù)與虛槽數(shù)每個元件有兩個元件邊，而每一個換向片連接兩個元件邊，又因為每個虛槽里包含兩個元件邊，所以，繞組的元件數(shù)S、換向片數(shù)K和虛槽數(shù)Zi三者應相等，即iSKZZ電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.2 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組3繞組節(jié)距（1）第一節(jié)距y1。（2）合成節(jié)距y。（3）換向器節(jié)距yK。（4）第二節(jié)距y2。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.2 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組3.2.2 電樞繞組的基本形式電樞繞組的基本形式1單疊繞組單疊繞組的連接特點是：每個元件的首端和末端

9、分別接到相鄰的兩個換向片上，后一元件的首端與前一元件的末端連在一起，并接到同一個換向片上。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.2 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組2單波繞組單波繞組的連接特點是：每個元件與相距約兩個極距的元件相串聯(lián)，繞完一周以后，第p個元件的末端落到與起始換向片相鄰的換向片上電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.2 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組3復疊和復波繞組（1）復疊繞組。復疊繞組的連接方式與單疊繞組相似，只是每串聯(lián)一個元件就移動m個虛槽，即y=yK=m，其中m為大于1的整數(shù)，m=2為雙疊繞組，m=3為3疊繞組采用最多的是雙疊繞組。（2）復波繞組。復波繞組與

10、單波繞組的區(qū)別在于：前者第p個元件串聯(lián)后，不是回到與起始換向片相鄰的換向片上，而是回到與起始換向片相距m個換向片的換向片上。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.3 直流電機的感應電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩直流電機的感應電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1電樞繞組的感應電動勢EaaeECn2直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩TTaTCI電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.4 直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性3.4.1 他勵（并勵）電動機的工作特性他勵（并勵）電動機的工作特性電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.4 直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性1轉(zhuǎn)速特性NaaeUI RnC2轉(zhuǎn)矩特性輸出轉(zhuǎn)矩T2=9.55P2/

11、n，由此可見，當轉(zhuǎn)速不變時，T2=f（P2）將是一條通過原點的直線。3效率特性效率特性是在U=UN時的= f（P2）。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.4 直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性3.4.2 串勵電動機的工作特性串勵電動機的工作特性因為串勵電動機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，故勵磁電流If=Ia與負載有關(guān)。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.5 直流電動機的機械特性直流電動機的機械特性3.5.1 他勵電動機的機械特性他勵電動機的機械特性1固有機械特性NaaeNeNURnICC電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.5 直流電動機的機械特性直流電動機的機械特性2人為機械特性

12、（1）電樞串接電阻的人為機械特性。（2）改變電樞電壓時的人為機械特性。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.5 直流電動機的機械特性直流電動機的機械特性（3）減弱磁通時的人為機械特性。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.5 直流電動機的機械特性直流電動機的機械特性3.5.2 電動機的穩(wěn)定運行條件電動機的穩(wěn)定運行條件為了使系統(tǒng)能穩(wěn)定運行，電動機的機械特性和負載特性必須配合得當。為了便于分析，將電動機的機械特性和負載特性畫在同一坐標圖上電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.6 他勵直流電動機的啟動與反轉(zhuǎn)他勵直流電動機的啟動與反轉(zhuǎn)1啟動條件啟動瞬間，n=0，Ea=0，此時電動機中流過的電流叫

13、啟動電流Ist，對應的電磁轉(zhuǎn)矩叫啟動轉(zhuǎn)矩Tst。為了使電動機的轉(zhuǎn)速從零逐步加速到穩(wěn)定的運行速度，在啟動時電動機必須產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩。2啟動方法（1）電樞回路串電阻啟動。（2）降壓啟動。3反轉(zhuǎn)電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.7 他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速1電樞串電阻調(diào)速電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.7 他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速2弱磁調(diào)速這是一種改變電動機磁通大小來進行調(diào)速的方法。為了防止磁路飽和，一般只采用減弱磁通的方法。小容量電動機多在勵磁回路中串接可調(diào)電阻，大容量電動機可采用單獨的可控整流電源來實現(xiàn)弱磁調(diào)速。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制

14、技術(shù)3.7 他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速3降壓調(diào)速電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.8 他勵直流電動機的電氣制動他勵直流電動機的電氣制動1能耗制動aNazNN(22.5)(22.5)EURRII電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.8 他勵直流電動機的電氣制動他勵直流電動機的電氣制動2反接制動（1）倒拉反接制動。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.8 他勵直流電動機的電氣制動他勵直流電動機的電氣制動（2）電樞電源反接制動。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.8 他勵直流電動機的電氣制動他勵直流電動機的電氣制動3回饋制動（再生制動）若電動機在電動狀態(tài)運行中，由于某種因

15、素（如電動機車下坡）而使電動機的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速時，電動機便處于回饋制動狀態(tài)。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的維護與維修3.9.1 換向器和電刷的維護換向器和電刷的維護1換向器的維護（1）換向器表面應光滑，無毛刺、黑斑、油垢等。對油垢，應用干凈柔軟的白布沾酒精擦拭；對銹蝕黑斑，應用00號細紗布研磨（不得使用金剛砂布），若其表面不平程度達到0.2mm時應用車床車光。（2）換向片邊緣倒角為0.5mm45，換向器云母槽下刻深度見表 換向器直徑/mm5050150151300300云母槽下刻深度/mm0.50.81.21.5電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣

16、控制技術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的維護與維修2電刷的維護（1）同一組刷握應均勻排列在同一直線上。（2）刷握的排列，一般應使相鄰不同極性的一對刷架彼此錯開，以使換向器均勻磨損，因此應注意以下幾點： 各組電刷應調(diào)整在換向器的電氣中性線上。 帶有傾斜角的電刷，其銳角尖應與轉(zhuǎn)動方向相反。（3）同一電機上必須使用同一型號、同一制造廠的電刷。（4）電刷的編織帶或?qū)Ь€應連接牢固，接觸良好，不得與轉(zhuǎn)動部分或彈簧片相碰觸，具有絕緣墊的電刷，絕緣墊應完好。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的維護與維修（5）電刷在刷握內(nèi)應能上下自由移動，電刷與刷握的間隙應符

17、合制造廠規(guī)定，一般為0.100.20mm。（6）恒壓彈簧座應完整無機械損傷，其型號及壓力要求應符合產(chǎn)品規(guī)定；非恒壓彈簧，其壓力應符合制造廠規(guī)定。若無規(guī)定時，應調(diào)整到不使電刷下冒火的最低壓力，同一刷架上每個電刷的壓力應力求均勻，一般為1.52.7N/cm2。（7）電刷接觸面應與換向器弧度相吻合，接觸面積不應小于單個電刷截面的75%。（8）運行時，電刷應在換向器的整個表面內(nèi)工作，不得靠近換向器的邊緣。 電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的維護與維修3.9.2 直流電機電刷的中性位置的確定直流電機電刷的中性位置的確定1感應法電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技

18、術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的維護與維修2正、反轉(zhuǎn)發(fā)電機法試驗時用他勵方式。在電機轉(zhuǎn)速、勵磁電流及負載都不變的情況下，使電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，逐步移動電刷的位置，直到正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)電樞端電壓都相等時，這時電刷的位置就是中性位置。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的維護與維修3.9.3 直流電機拆裝直流電機拆裝（1）拆去接至電機的所有連線。（2）拆除電機的底腳螺釘。（3）拆除與電機相連接的傳動裝置。（4）拆去軸伸端的聯(lián)軸器或帶輪。（5）拆去換向器端的軸承外蓋。（6）打開換向器端的視察窗，從刷盒中取出電劇，再拆下刷桿上的連接線。（7）拆下?lián)Q向器端的端蓋

19、，取出刷架。 電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的維護與維修（8）用紙板或白布把換向器包好。（9）小型直流電機，可先把軸伸端端蓋固定螺栓松掉，用木錘敲擊前軸端，有退端蓋螺孔的用螺栓插入螺孔，使端蓋上口與機座脫開，把帶有端蓋的電機轉(zhuǎn)子從定子內(nèi)小心地抽出。注意防止碰傷換向器和電樞繞組。（10）將帶后端蓋的電樞放在木架上，再拆除軸伸端的軸承蓋螺釘，取下軸承外蓋及端蓋。（11）如發(fā)現(xiàn)軸承已經(jīng)損壞，則用拉具將軸承取下。如無特殊原因，則不要拆卸。（12）電機的電樞、定子的零部件如有損壞，則還需繼續(xù)拆卸，并做好記錄。 電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.9 直流

20、電動機的維護與維修直流電動機的維護與維修3.9.4 電樞繞組接地故障維修電樞繞組接地故障維修1檢查方法（1）測量絕緣電阻法。（2）測量換向片間的壓降法。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的維護與維修（3）測量換向片與軸之間的壓降法。將直流低電壓加于相隔近一個極距的兩個換向片上。依次測量各換向片與軸之間的壓降，壓降為零處即為接地點。電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的維護與維修（4）試燈法。用220V小功率交流電燈和220V交流電源按圖電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的

21、維護與維修2故障排除方法若接地點發(fā)生在換向片與軸之間，其故障排除方法見有關(guān)換向器部分內(nèi)容。若接地點在槽口或線端支架處，應盡可能采用在接地點加強絕緣的方法。有必要時，可在局部加熱，使原絕緣漆軟化以便于絕緣材料的加入。若接地發(fā)生在槽內(nèi)，則一般要拆下有故障的線圈，經(jīng)過處理或完全制作新品后再嵌入原槽內(nèi)。 電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的維護與維修3.9.5 直流電動機定子磁極繞組故障診斷與排除直流電動機定子磁極繞組故障診斷與排除1拆卸定子2主極繞組故障排除3定子裝配4檢測電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的維護與維修3.9.6 換向器的常見故障及維修換向器的常見故障及維修1換向片凸起2云母片凸起或深度過小電機與電氣控制技術(shù)電機與電氣控制技術(shù)3.9 直流電動機的維護與維修直流電動機的維護