学习任务一

任务一
直流电机的拆装与检测
如图1-2（b）所示，当线圈转过180°之后， 线圈ab 与cd的位置调换了，但由于电刷和换向片的作用，线圈ab 中的电流是从b流向a，线圈cd中的电流是从d流向c。根据 电磁力定律，线圈ab边受到向右的电磁力，而cd边受到向 左的电磁力，线圈仍然按逆时针方向转动。可见，虽然导 体中的电流是交变的，但线圈的旋转方向始终不变。
换向器； 7—接线板； 8—接线盒； 9—换向极； 10—端盖
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1. 定子部分
1）主磁极
主磁极一般由主磁极铁心和主磁极绕组（励磁绕组）组 成，其作用是在定子和转子之间的气隙中建立主磁场，使电 枢绕组在此磁场的作用下产生感应电动势和电磁转矩。主磁 极铁心柱体称为极身，靠近气隙一端较宽的部分称为极靴， 极靴的主要作用是使气隙磁通密度分布均匀，并与极身一起 支撑励磁绕组。为了尽可能地减小涡流损耗和磁滞损耗，主 磁极铁心一般由1～1.5 mm 厚的低碳钢板叠压而成，整个磁 极用螺钉固定在机座上，如图1-4所示。
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3）机座
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机座通常由铸钢和厚钢板焊接而成， 其主要作用有两个：一是作为电机磁路 的一部分；二是用来固定主磁极、换向 极及端盖等部件，起机械支撑的作用。
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4）电刷装置
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电刷装置是直流电机重要的组成部 分，其作用是将旋转的电枢绕组与固定 不动的外电路相连接，并与换向器相配 合，把电枢中的交变电流变成电刷上的 直流，或是将电刷上的直流变成电枢上 的交流，起整流的作用。
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由此可知，当线圈不停地旋转时，电刷A始终是正电位， 电刷B始终是负电位。因此，由两电刷引出的是具有恒定方向的 电动势，即直流电动势。
实际直流发电机的电枢是根据实际应用情况配有多匝线圈 的，线圈分布于电枢铁心表面的不同位置上，并按照一定的规 律连接起来，构成电机的电枢绕组。相应地，换向片的数量要 根据线圈匝数的多少来确定。磁极也是根据实际需要将N、S极 交替放置多对，相应地，电刷的个数要根据磁极的个数来确定。
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直流电机的基本结构
不管直流电机作为发电机还是作为电动机来使用，它 们的基本结构都是相同的，主要由静止部分和旋转部分构 成。在静止部分和旋转部分之间要有一定的气隙，其中静 止部分称为定子，旋转部分称为转子。
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图1-3 直流电机的结构 1—风扇； 2—机座； 3—电枢； 4—主磁极； 5—刷架； 6—
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1. 转子部分
直流电机的转子主要由换向器、电枢铁心和电枢绕组 组成，如图1-5所示。
图1-5 直流电机的转子 1—换向器； 2—电枢铁心； 3—电枢绕组
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1）换向器
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换向器是由许多燕尾形状的铜质换向片与 片间云母片组成圆筒形状套在钢套筒上，最后用 螺母压紧构成的。其主要作用是与电刷一起将直 流电动机输入的直流电流转换为电枢绕组内的交 变电流，或将直流发电机电枢绕组中的交变电动 势转换为直流电动势，向外电路输出直流电。
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（1）单叠绕组。单叠绕组 的特点是元件的首尾两端分别接 到相邻的两个换向片上，并且前 一个元件的尾端与后一个元件的 首端接在同一个换向片上，如图 1-6所示。
图1-6 单叠绕组
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在图1-6中，元件的上层边（首端）用实线表示，元件的 下层边（尾端）用虚线表示，元件两条边的间距称为第一节距， 用y1表示；连接在同一个换向片上的两个元件中，第一个元件 的下层边与第二个元件的上层边之间的距离称为第二节距，用 y2表示；一个元件的首尾两端所连接的两个换向片之间的距离 称为换向节距，用yk表示；连接在同一个换向片上的两个元件 对应边之间的距离（即第一个元件的上层边与第二个元件的上 层边之间的距离）称为合成节距，用y表示。通常，单叠绕组 的换向节距为1。
如图1-1（b）所示，当线圈旋转180 以后，ab边转到S极 范围内，cd边就转到N极范围内。此时用右手定则判断可知，线 圈cd边产生的感应电动势方向是从c到d，线圈ab边产生的感应电 动势方向是从a到b。由于电刷固定不动，因此，与线圈d端连接 的电刷A的电位仍为正，与线圈a端连接的电刷B的电位仍为负。
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实训模块1 直流电机的拆装
实训方法和步骤 （9）清除电动机内部的灰尘和杂物，如轴承润滑油已脏， 则需更换润滑油脂。 （10）测量电动机各绕组的对地绝缘电阻。 （11）重新装配好电动机。电机的装配步骤按拆卸的相反顺 序进行。操作中，各部件应按复位标记和记录进行复位，装配刷 架、电刷时，更需细心认真。
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图1-4 直流电机主磁极的结构 1—极靴； 2—励磁绕组； 3—极身； 4—机座；
5—框架； 6—转子Βιβλιοθήκη Baidu
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2）换向极
直流电机的拆装与检测
换向极主要由铁心和绕组组成，装 在电机两主磁极之间的几何中心线上， 又称为附加极，其主要作用是改善电机 的换向性能。一般电机容量超过1 kW时 应安装换向极。
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直流电机的拆装与检测
如果直流电机的转子不用原动机拖动，而把它的电刷 A、B接在电压为U的直流电源上，此时，线圈中将有电流 通过，如图1-2所示。
图1-2 直流电动机的工作原理模型
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如图1-2（a）所示，电刷A是正电位，B是 负电位。在N极范围内，线圈ab中的电流是从a流 向b；在S极范围内，线圈cd中的电流是从c流向d。 根据电磁力定律，线圈ab边受到向左的电磁力， 而cd边受到向右的电磁力。由于磁场是均匀的， 而且导体中流过的电流也相同，因此，线圈ab边 和cd边所受电磁力的大小相等，方向相反，于是 线圈按逆时针方向转动。
定则确定；B为磁感应强度，T；l为导体长度，m；
v为导体切割磁感线的速度，m/s。
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如图1-1（a）所示，当线圈按逆时针方向运动时，线圈ab边 在N极范围内，产生的感应电动势方向是从b到a；线圈cd边在S极 范围内，产生的感应电动势方向是从d到c。从整个线圈来看，感 应电动势的方向是d—c—b—a。因此，与线圈a端连接的电刷A 处于正电位，而与线圈d端连接的电刷B处于负电位。
在本任务中，主要是完成直、交流电机的拆 装与检测，使学生了解直、交流电机的基本结构、 工作原理、铭牌数据、参数测试方法等，对电机 产生更深的认识，了解其在工业生产中的应用， 从而培养学生的学习兴趣。
学习任务一 电机的拆装与检测
知识要求
(1)了解电机的基本结构； (2)学会电机拆装相关工具的使用方法； (3)掌握电机拆卸及装配的步骤和方法； (4)掌握电机拆卸及装配后的基本检测方法； (5)理解直流、交流电机铭牌数据的含义。
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二、 直流电动机的工作原理
直流电动机的工作原理是基于电磁力定律，即通电导 体在磁场中会受到电磁力的作用。当磁感线与导体中电流 的方向相互垂直时，作用在通电导体上的电磁力F的大小为
F=Bil
（1-2）
式中，F为电磁力，N，F的方向由左手定则确定；i为载流 导体中流过的电流，A。
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任务准备
一、 直流发电机的工作原理
直流发电机通常由外部机械装置拖动其旋转，以此产生电能输出。
如图1-1所示为直流发电机的工作原理示意图。图中N、S表示磁极， 在电机工作时磁极固定不动，被称为直流电机的定子。abcd表示固定在 可旋转导磁圆柱体上的线圈，在发电机工作时，线圈连同导磁圆柱体由原 动机带动不断旋转，所以它们被称为直流电机的转子（又称电枢）。线圈 的首末端a、d分别连接到两个相互绝缘并可随线圈一同转动的导电片上， 该导电片被称为换向片。图中A、B表示电刷，它们与外电路连接，在电 机工作时固定不动。在定子和转子之间有一定的间隙存在，被称为气隙。
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直流电机的拆装与检测
实训模块1 直流电机的拆装
实训方法和步骤 （1）拆除电机的所有接线，同时做好复位标记和记录。 （2）拆除换向器端的端盖螺栓和轴承盖的螺栓，并取下轴承外盖。 （3）打开端盖的通风窗，从各刷握中取出电刷，然后再拆下接在刷 杆上的连接线，并做好电刷和连接线的复位标记。 （4）拆卸换向器端的端盖。拆卸时先在端盖与机座的接合处打上复 位标记，然后在端盖边缘处垫以木楔，用铁锤沿端盖的边缘均匀地敲打， 使端盖止口慢慢地脱开机座及轴承外圈。记好刷架的位置，取下刷架。
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2）电枢铁心
直流电机的拆装与检测
电枢铁心是电机主磁路的一部分，主 要用来嵌放电枢绕组。由于电机运行时电 枢与气隙磁场间的相对运动将引起磁滞及 涡流损耗，因此，为了减小损耗，电枢铁 心通常用两面涂有厚度为0.5 mm的绝缘漆 的硅钢片叠压而成，并固定在转子支架或 转轴上。
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实训模块1 直流电机的拆装
实训方法和步骤 （5）用厚牛皮纸或布把换向器包好，以保持清洁，防止碰撞致伤。 （6）拆除轴伸出端的端盖螺钉，将连同端盖的电枢从定子内小心地 抽出或吊出。操作过程中要防止擦伤绕组、铁心和绝缘等。 （7）把连同端盖的电枢放在准备好的木架上，并用厚纸包裹好。 （8）拆除轴伸端的轴承盖螺钉，取下轴承外盖和端盖。轴承只在有 损坏时才需取下来更换，一般情况下不要拆卸。
学习任务一 电机的拆装与检测
任务一 直流电机的拆装与检测 任务二 交流电机的拆装与检测
学习任务一 电机的拆装与检测
随着经济社会的不断发展，电能的应用遍布各 行各业。电机担任着电能的生产、传输、分配及 应用等重要任务，是现代化工业生产过程中不可 缺少的主要设备。要想掌握电机的工作原理和特 性，就必须了解其基本结构和组成。本学习任务 就是通过典型的工作任务对电机进行拆装和检测， 通过实际操作，加深对电机工作原理的理解。
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直流电机的拆装与检测
图1-1 直流发电机的工作原理模型
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直流电机的拆装与检测
直流发电机的工作原理是基于电磁感应定律
的，即在磁感应强度为B的磁场中，若导体做切割
磁感线运动，则在导体内部产生感应电动势，若B、
l、v三者相互垂直，则感应电动势e的大小为
e=Blv
（1-1）
式中，e为导体的感应电动势，V，e的方向由右手
3）电枢绕组
电枢绕组是直流电机的主要电路部分，由许多按一定规 律连接的绝缘线圈（导线）组成。其主要作用是产生感应电 动势和电磁转矩，是实现机械能与电能互相转换的重要部件。
在电机中每一个线圈为一个元件。根据连接规律的不同， 电枢绕组可分为单叠绕组、复叠绕组、单波绕组和复波绕组 等，电机中常见的电枢绕组是单叠绕组和单波绕组。
在电机理论中，一台电机既能做电动机运行又能做发电机运 行的原理称为可逆性原理。
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直流电机的拆装与检测
任务实施
实训模块1 直流电机的拆装
实训目的 （1）掌握直流电机的拆装过程。 （2）了解直流电机的基本结构。 （3）进一步理解直流电机的工作原理。
实训工具和仪表 （1）常用电工工具、拉具、活动扳手、手锤、紫铜棒、木槌。 （2）万用表一块。 （3）直流电动机一台。
学习任务一 电机的拆装与检测
能力要求
(1)能够对电机进行拆卸和装配； (2)能够正确使用电机的拆卸及装配工具； (3)能够正确使用相关的仪器仪表； (4)能够正确地对装配后的电机进行基本的检测。
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直流电机的拆装与检测
工作内容及要求
通过对实际直流电机进行拆装和参数测试，学生应 进一步理解直流电机的工作原理，了解直流电机的内部 结构，进而学会对直流电机的各个部件进行日常保养以 及对直流电机的常见故障进行分析和排查。
同直流发电机一样，实际的直流电动机的电枢并非单 一线圈，磁极也并非一对。
任务一
直流电机的拆装与检测
三、 直流电动机的可逆性原理
由前面的分析可知，一台直流电机理论上既可以作为电动机 运行，也可以作为发电机运行，只是前提条件不同。当直流电机的 电刷A、B接在电压为U的直流电源上时，电机运行在电动机状态， 线圈按一定方向不停地旋转，通过齿轮或皮带等机构拖动负载工作， 把电能转换为机械能；当用原动机拖动直流电机的电枢时，电机运 行在发电机状态，两电刷引出的是具有恒定方向的电动势，负载上 得到的是具有恒定方向的电压和电流，从而把机械能转换为电能。
任务一
直流电机的拆装与检测
实训模块1 直流电机的拆装
注意事项 （1）拆下刷架前，要做好标记。 （2）抽出电枢时要仔细，不要碰伤换向器及各绕组。 （3）抽出的电枢必须放在木架或木板上，并用布或纸包好。 （4）装配时，拧紧端盖螺丝，必须四周用力均匀，按对角 线上下左右拧紧，不能先将一个螺丝拧紧后再去拧另一个螺丝。