直流电机培训资料.
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无刷直流电机原理与基本控制方法培训
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（1） pwm-on型调制方式 （2）on-pwm型调制方式
电子电器技术培训-无刷直流电机原理与基本控制方法培训
电子电器技术培训-
无刷直流电机原理与基本控制方 法培训
Welcome to this training 欢迎参加本次培训
• 主 讲 人：
XXX
• 学 时：
2
电子电器技术培训-无刷直流电机原理与基本控制方法培训
1
电子电器技术培训-
目录
✓ 一、几个术语解释（极对数、相数、电角度、 电角频率、相电压、线电压、反电动势）
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电子电器技术培训-
无刷直流电机的换流模式
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（3）H_on-L_pwm型调制方式 （4）H_pwm-L_on型调制方式
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HALL状态 导通功率管
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《直流电机基础》PPT课件
2
Bxldx
2
Ia 2aai
重要结论： TemCMIa
CM
pZ
2a
〔CM为转矩系数、转矩常数〕
特点： ·增加电机磁极对数p或总导体数 Z可增大电磁转矩。 TemCTIa，CT＝CM＝常数
·对他励DCCM －M60，9不.55考虑电枢反 响影响时、Ce励磁2电流恒定时，有
七、直流电机的换向
1、换向的电磁现象
〔3〕dx区间内导体所建d立 T 的T x(转D Z a矩d：)x B xlai2 Z dx
〔4T 〕主 2 2d 极 T 下Z 2 a 导i 2 2 体B xl产d 生其Z 2 x a 的中i转磁矩通：
T e m 2 p 2 T p 2 Z 2 2 a a a 2 i p a I a Z C M I a
Z 直流 F 发电机 D 电动机 W 卧式 L 立式
直流电机
O 封闭 C 船用 K 高速 Q 牵引 Y 冶金
2、直流电机的额定值：
〔1〕额定功率 PN 指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输
出功率，单位为 “W〞。当功率大于1kW或1MW时, 那么用“kW〞或“MW〞表示。
注意：
对于直流发电机，PN是指输出的电功率，它等于额 定电压和额定电流的乘积。PN＝UNIN
〔1〕电抗电动势 exeL eM L xd d ai tL x2 T iK a 〔2〕电枢反响电动势 e a ea2NyBalv
2、改善换向的方法
3、补偿绕组
B a x 0H a x 0F a(xT)
Fa xy
1
2iaNy(A),2x2
Faxy 12iaNy(A),2x32
N
N
N
几何
中性线
电机基础知识培训教学内容
电机基础知识培训教学内容一、引言电机是现代工业生产和日常生活中不可或缺的重要设备，广泛应用于各个领域。
为了提高电机操作人员的技术水平，保障电机设备的正常运行，特制定本培训教学内容，对电机基础知识进行全面、系统的培训。
二、电机的基本原理1. 电磁感应定律：电机的工作原理基于电磁感应定律，即当导体在磁场中运动时，会在导体两端产生电动势。
通过这一原理，电机实现了电能与机械能的相互转换。
2. 磁路理论：磁路是电机中传递磁通的路径。
磁路理论包括磁通连续性原理、磁路欧姆定律、磁路基尔霍夫定律等，为电机设计和分析提供了基础。
三、电机的分类与结构1. 分类：根据工作原理和用途，电机可分为直流电机、交流电机和变压器。
其中，直流电机和交流电机又可分为同步电机和异步电机。
2. 结构：电机主要由定子和转子两部分组成。
定子是电机的固定部分，包括定子铁心、绕组等；转子是电机的旋转部分，包括转子铁心、绕组等。
此外，电机还包括端盖、轴承、风扇等附件。
四、电机的主要性能参数1. 额定功率：电机在额定运行条件下的输出功率。
2. 额定电压：电机在额定运行条件下的输入电压。
3. 额定电流：电机在额定运行条件下的输入电流。
4. 额定转速：电机在额定运行条件下的旋转速度。
5. 效率：电机输出功率与输入功率的比值，反映了电机能量转换的效率。
6. 功率因数：电机运行时，有功功率与视在功率的比值，反映了电机对电网的影响。
五、电机的工作原理与运行特性1. 直流电机：直流电机的工作原理是基于电磁感应和电磁力作用。
直流电机具有良好的启动、调速性能，广泛应用于调速要求较高的场合。
2. 交流电机：交流电机的工作原理是基于旋转磁场与转子绕组之间的电磁感应。
交流电机结构简单、运行可靠，广泛应用于工业生产中。
3. 同步电机：同步电机具有转速与电源频率严格同步的特点，广泛应用于发电、调频等领域。
4. 异步电机：异步电机具有结构简单、运行可靠、成本低廉等优点，广泛应用于工业生产和日常生活中。
直流电机培训资料
并励只指由同一电源供电给并联着的电枢和励磁绕组。
直流电机中的常用公式
1、电枢绕组的感应电势： E=Ce*Ø*N
其中： Ce为电势常数 Ø为每极磁通 N为电机的转速
2、电机的电磁转矩 T=Cm*Ø*Ia
其中： Cm为转矩常数 Ø为每极磁通 Ia为流过电枢的电流
直流电机的起动
1、从机械方面来看，起动时要求电动机产生足够大的电 磁转矩来克服机组的摩擦转矩、惯性转矩及负载转矩。
因为 T=Cm*Ø*Ia ，同样电流下， Ø最大则 T最大。为 此，在起动过程中，保证励磁回路电压不受电枢起动电 阻压降的影响。
直流电机的常用起动方法
一、直接起动：
1、直接起动：是指不采取任何限流措施，把静止的电枢
直接投入到额定电压的电网上起动。 2、直接起动的优点：不必另加起动设备，操作简便，起 动转矩足够大。 3、直接起动的缺点：起动电流大，对电网产生不利的影 响，使电机换向器上产生强烈的火花。
2、换向极：是用来改善换向的。换向极绕组和电枢串联。 3、机座：机座的主体部分作为磁极间的通路，同时又用来固定主极、 换向极和端盖，把电机固定在基础上。
4、电枢铁心：是用来作为磁的通路及嵌放电枢绕组的。 5、电枢绕组：是用来感应电势和通过电流，使电机能实现机电能量 转换。
6、换向器：是把电枢绕组内部的交流电势用机械换接的方法转换为 电刷间的直流电势。
自励发电机按励磁绕组与电枢连接方式的不同而分为 并励、串励、复励。 （1）并励发电机的励磁绕组与电枢并联。 （2）串励发电机的励磁绕组与电枢串联。 （3）复励发电机既有并励绕组又有串励绕组套在同一 主极铁心上。
直流电机的分类
3、作为电动机运行时，不称自励，也可分为他励、并励、 串励、复励。
直流电机中的常用公式
1、电枢绕组的感应电势： E=Ce*Ø*N
其中： Ce为电势常数 Ø为每极磁通 N为电机的转速
2、电机的电磁转矩 T=Cm*Ø*Ia
其中： Cm为转矩常数 Ø为每极磁通 Ia为流过电枢的电流
直流电机的起动
1、从机械方面来看，起动时要求电动机产生足够大的电 磁转矩来克服机组的摩擦转矩、惯性转矩及负载转矩。
因为 T=Cm*Ø*Ia ，同样电流下， Ø最大则 T最大。为 此，在起动过程中，保证励磁回路电压不受电枢起动电 阻压降的影响。
直流电机的常用起动方法
一、直接起动：
1、直接起动：是指不采取任何限流措施，把静止的电枢
直接投入到额定电压的电网上起动。 2、直接起动的优点：不必另加起动设备，操作简便，起 动转矩足够大。 3、直接起动的缺点：起动电流大，对电网产生不利的影 响，使电机换向器上产生强烈的火花。
2、换向极：是用来改善换向的。换向极绕组和电枢串联。 3、机座：机座的主体部分作为磁极间的通路，同时又用来固定主极、 换向极和端盖，把电机固定在基础上。
4、电枢铁心：是用来作为磁的通路及嵌放电枢绕组的。 5、电枢绕组：是用来感应电势和通过电流，使电机能实现机电能量 转换。
6、换向器：是把电枢绕组内部的交流电势用机械换接的方法转换为 电刷间的直流电势。
自励发电机按励磁绕组与电枢连接方式的不同而分为 并励、串励、复励。 （1）并励发电机的励磁绕组与电枢并联。 （2）串励发电机的励磁绕组与电枢串联。 （3）复励发电机既有并励绕组又有串励绕组套在同一 主极铁心上。
直流电机的分类
3、作为电动机运行时，不称自励，也可分为他励、并励、 串励、复励。
直流电机培训教材
七、直流电动机----------------------------------------------------261、永磁直流电动机-----------------------------------------------262、无刷直流电动机-----------------------------------------------271）无刷直流电机的组成-----------------------------------------272）工作原理--------------------------------------------------------283）电机调速--------------------------------------------------------314）PWM 调速的实现---------------------------------------------325）应用--------------------------------------------------------------33电流随时间变化，产生磁势和磁场在空间旋转，旋转速度由电源频率f 和电机极数P 决定。
f pn 602⨯= 式中n ——旋转磁转速（r/min ）P ——电机极数f ——电源频率（Hz ）在单相电机中，由于单相绕组产生的使脉振磁场，电机没有起动一、 直流电动机直流电动机分有刷直流电动机和无刷直流电动机，有刷直流电动机又分为励磁式直流电动机和永磁直流电动机。
在工作原理上永磁直流电机与励磁式直流电动机是相同的。
下面主要以永磁式直流电动机与无刷直流电动机进行简要介绍。
1. 永磁直流电动机高、噪音低、调速范围宽、调速精度高、振动小、寿命长等优点。
下面就空调用无刷直流电机的组成及工作原理作简要介绍：（1）无刷直流电机的组成：直流电机本体：定子部分主要采用集中式绕组，根据控制方式的不同，绕组相数有单相、二相、三相、四相等结构，用得最多的是三相绕组结构，绕组的接法有星形接法和环形接法两种，绝大部分绕组采用星形接法。
直流电机培训资料
直流电机控制系统的控制策略
PID控制
通过比例、积分、微分三个环节对误差信号进行控制， 实现电机的精确控制。
模糊控制
基于模糊逻辑理论，通过模糊化、推理和解模糊三个 环节对电机进行控制。
神经网络控制
利用神经网络的自学习能力，对电机进行智能控制。
直流电机控制系统的调试与维护
系统调试
在系统安装完成后，需要对各个组成部分进行调试，确保系统正 常运行。
直创新与发展
高效能
随着材料科学和制造技术的进步，直流电机在效率和性能方面取 得了显著提升，具有更高的能效和更长的使用寿命。
智能化
随着物联网和人工智能技术的融合，直流电机正朝着智能化方向发 展，具备远程监控、故障诊断和自适应调速等功能。
定制化
为了满足不同应用场景的需求，直流电机正朝着更加定制化的方向 发展，可以根据客户需求进行定制设计和优化。
直流电机在未来的应用前景
工业自动化
随着工业自动化程度的提高，直流电机将在 机器人、自动化生产线等领域发挥重要作用 。
电动车与新能源汽车
直流电机在电动车和新能源汽车领域的应用将进一 步扩大，为环保出行提供支持。
智能家居与智能城市
直流电机在智能家居和智能城市领域的应用 将更加广泛，如智能门锁、智能照明等。
故障诊断方法与流程
01
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03
04
观察法
通过观察电机的外观和 运行情况，如是否有异 常响声、振动、冒烟等， 初步判断故障类型。
仪表检测法
使用万用表、钳形电流 表等仪表检测电机的电 压、电流、电阻等参数， 进一步确定故障原因。
替换法
对于可能损坏的元件， 如电刷、轴承等，可以 采用替换法进行测试， 以确定故障部位。
直流电机培训资料
紧固件检查
定期检查电机各部位紧固 件是否松动，如有松动应 及时紧固。
直流电机的故障分析与处理
电机异常声响
如电机出现异常声响，可 能是轴承损坏、气隙不均 匀或内部短路等原因，需 停机检查。
电机过热
如电机过热，可能是电源 异常、机械摩擦或轴承损 坏等原因，需停机检查。
电机振动
如电机振动过大，可能是 安装基础不牢固、轴承异 常磨损或转子不平衡等原 因，需停机检查。
直流电机的调速与控制方法
调速方法
直流电机可以通过调节电压或电流来控制其转速，常用的调速方法包括PWM（ 脉冲宽度调制）控制和调压控制。
控制方法
直流电机可以通过控制器进行精确控制，常用的控制器有PID控制器、速度控制 器等。PID控制器可以调节电机的电流、电压等参数，实现电机的精确控制。速 度控制器则可以通过调节电机的供电电压或电流来控制电机的转速。
总结词
为了保持直流电机的正常运行，需要定期进行维护保养。
详细描述
定期间隙清洁，去除电机内部的尘埃和油脂；检查轴承和齿轮的磨损情况，定期 更换油脂；检查电气连接是否紧固，电气元件是否正常工作；对于水冷型直流电 机，需要检查冷却水系统是否正常。
直流电机应用中的安全注意事项
总结词
直流电机在使用过程中需要严格遵守安全操作规程，保障人 员和设备安全。
直流电机的特点
直流电机具有调速性能好、控制简单、启动转矩大、易于维 护等优点，但同时也具有效率低、成本高、体积大等缺点。
直流电机的分类与组成
直流电机的分类
直流电机可以根据不同的分类标准进行划分，如根据磁场类型可分为电磁式 和永磁式直流电机；根据电枢类型可分为有铁芯和无铁芯直流电机等。
直流电机的组成
【精品】直流电机培训资料43页PPT
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
【精品】直流电机培训资料
1、合法而稳定的权力在厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
电机培训资料
电机培训资料电机是现代工业生产和生活中必不可少的设备之一，掌握电机的原理和使用方法对于从事相关行业的人员来说至关重要。
本篇文章将介绍电机的基本原理、分类、使用注意事项以及维护保养方法，为读者提供一份全面的电机培训资料。
1. 电机的基本原理电机是将电能转换成机械能的装置。
它根据电磁感应的原理，通过电流在磁场中的作用力来产生机械运动。
电机的核心部件是定子和转子。
定子是固定的，由导线绕成线圈，当通过电流时，产生的磁场会与转子的磁场互相作用，从而产生转矩，驱动转子转动。
2. 电机的分类根据电源类型，电机可以分为交流电机和直流电机。
交流电机适用于交流电源，包括异步电机和同步电机。
而直流电机适用于直流电源，包括直流有刷电机和无刷电机。
3. 电机的使用注意事项（1）安装位置：电机应安装在通风良好、湿度适宜的环境中，避免受到尘土、水汽等外界因素的影响。
同时，应确保电机固定稳定，减少振动和噪音。
（2）电源匹配：使用电机时，必须确保电机和电源的电压、频率等参数匹配。
否则，电机可能无法正常运行，甚至损坏。
（3）启动与停止：电机的启动应该平稳，避免大电流冲击，常见的启动方式有直接启动、星角启动和自耦变压器启动等。
停止时，应先切断电源，再进行其他操作。
（4）运行温度：电机长时间工作时会发热，应注意控制其运行温度。
过高的温度会影响电机的正常工作，甚至损坏绝缘材料。
4. 电机的维护保养方法（1）定期检查：定期对电机进行机械和电气方面的检查，包括外观是否有损坏、接线是否正常、绝缘是否完好等。
（2）清洁维护：保持电机的清洁，防止尘土和杂物堆积在电机上，影响散热和正常运转。
（3）润滑维护：根据电机运行的要求，定期加注适当的润滑油，保证轴承和其他转动部件的正常润滑。
（4）故障处理：遇到电机故障时，应及时排除故障，避免延误生产或更严重的事故发生。
总结：本文介绍了电机的基本原理、分类、使用注意事项以及维护保养方法。
作为电机培训资料，希望读者能够通过本文的学习，全面了解电机的相关知识，提高对电机的认识和运用能力。
电动机培训-直流电动机的型号含义
8
换向器磨损 快呈铜本色
9
换向片边缘 毛刺
二、换向故障的原因和处理方法
10 电刷表面镀 铜 云母突出或有毛边 电刷形成氧化膜能力差、 含研磨成分过多 油沾污 温度过高 湿度过低或湿度过高 电刷压力不等 电刷与刷握间隙过小 刷辫螺钉未拧紧 不同牌号电刷混用 电刷粘结在刷握内孔 通风不良 长期过载、堵转 电刷压力过大 高磨擦 强烈火花 电刷牌号不对 加强换向器运行维护、重新下刻倒棱 采用合适牌电刷 防止油雾进入电机内 改善通风 调节风道湿度 调整至规定压力 调整间隙 紧固刷辫螺钉 改用同一材质电刷 清扫刷握内孔 改善通风 改善运行状态 调整弹簧压力 改善滑动接触条件 见“换向不良”项 改用润滑性能好的电刷
一、铭牌与额定值
直流电动机的铭牌中额定值的含义如下： 1）型号。通常包含有电动机的系列，机座号与铁心长度等 几个内容。有的还包括电机极数。 例如：ZLD250/145-12： ZLD 表示直流冶金用电动机系列。 250表示机座号，即电枢外径是250cm。 145表示铁心长度，即铁心长度是145cm。 12表示电动机为12极。
二、换向故障的原因和处理方法
2 电刷异常磨损 和破损 1、换向器表面粗糙 2、换向不良 3、绝对湿度低 4、电刷制造、加工不良 5、空气中研磨性杂质粉尘 6、电刷、刷握振动大 7、接触表面温度过高 8、电刷压力过大 1、湿度过高 2、油雾附着 3、有害气体 4、电刷材质不合适 5、电刷电密过低 6、温度过高 7、刷面镀铜 1、车光换向器 2、调整和改善换向 3、通风道喷雾增湿 4、更换电刷 5、除尘和净化空气 6、改善电刷润滑条件和减少电刷，刷 握间隙 7、、改善通风和冷却条件 8、调整电刷压力 1、不使潮气进入电机内部 2、防止油雾进入，经常清擦换向器 3、防止不害气体进入 4、更换电刷 5、避免在2~5A/c㎡电密下长期运行 6、改善通风 7、防止潮气、有害气体和尘埃进入， 选用合适电刷
直流电机的基础知识ppt课件
组平行于固有机械特性的直线。
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减弱磁通的人为机械特性 返回
电枢电压为额定值，电枢回路不串电阻，励磁回路串入调节电阻使磁通Φ减 弱。减弱磁通Φ的人为机械特性方程为
n
UN Ce
Ra CeCT 2
T
其特点是理想空载转速随磁通的减弱而上升，机械特性斜率β则与励磁磁通
的平方成反比。随着磁通Φ的减弱β增大，机械特性变软。不同励磁磁通
电压平衡方程式
转距平衡方程式
功率平衡方程式
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电压平衡方程式
返回
因为E与通入的电流方向相反，所以叫反电势。
U E Ia Ra
+
Ra
Ia
U
U：外加电压
Ra:绕组电阻
–
+ ME
–
以上公式反映的概念：
(1)电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比，若想 改变E，只能改变 或 n。 (2)若忽略绕组中的电阻Ra，则可见，当外加电压一定时，电机转速和磁通成反
转子
磁极
励磁 绕组
淮安信息职业技术学院 8
直流电机的铭牌数据
返回
凡表征电机额定运行情况的各种数据，称为额定值。额定值一般都标
注在电机的铭牌上，所以也称为铭牌数据，它是正确合理使用电机的依 据。
额定电压 UN（ V） 在额定情况下，电刷两端输出（发电机）或输入（电动机） 的电压。
额定电流IN （A） 在额定情况下，允许电机长期流出或流入的电流。 额定功率（额定容量）PN （kW） 电机在额定情况下允许输出的功率。 额定转速nN（r／min） 在额定功率、额定电压、额定电流时电机的转速。 额定效率ηN 输出功率与输入功率之比，称为电机的额定效率
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减弱磁通的人为机械特性 返回
电枢电压为额定值，电枢回路不串电阻，励磁回路串入调节电阻使磁通Φ减 弱。减弱磁通Φ的人为机械特性方程为
n
UN Ce
Ra CeCT 2
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其特点是理想空载转速随磁通的减弱而上升，机械特性斜率β则与励磁磁通
的平方成反比。随着磁通Φ的减弱β增大，机械特性变软。不同励磁磁通
电压平衡方程式
转距平衡方程式
功率平衡方程式
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电压平衡方程式
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因为E与通入的电流方向相反，所以叫反电势。
U E Ia Ra
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U：外加电压
Ra:绕组电阻
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+ ME
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以上公式反映的概念：
(1)电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比，若想 改变E，只能改变 或 n。 (2)若忽略绕组中的电阻Ra，则可见，当外加电压一定时，电机转速和磁通成反
转子
磁极
励磁 绕组
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直流电机的铭牌数据
返回
凡表征电机额定运行情况的各种数据，称为额定值。额定值一般都标
注在电机的铭牌上，所以也称为铭牌数据，它是正确合理使用电机的依 据。
额定电压 UN（ V） 在额定情况下，电刷两端输出（发电机）或输入（电动机） 的电压。
额定电流IN （A） 在额定情况下，允许电机长期流出或流入的电流。 额定功率（额定容量）PN （kW） 电机在额定情况下允许输出的功率。 额定转速nN（r／min） 在额定功率、额定电压、额定电流时电机的转速。 额定效率ηN 输出功率与输入功率之比，称为电机的额定效率
直流电机培训(多年开发经验总结 绝版实用干货)
A
4
1a
6 3
COM
c
b
B
2
C
5
每步三个绕组中一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，一个绕组不导通； 通电顺序如下： 1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5. B+C- 6.A+C-
4、直流电机的调速 直流电机可实现无极平滑调速，通过速度反馈实现闭环控制，广泛
用于的速度控制要求比较高的场合。
C+
3
CD
2
CL
1
C 13
U P hase 1u F/25V
C 12
EM I电容
C P2 10 00p F/AC 25 0V
EC N 3 0 2 1 0 P 6 00 V、1 . 5 A 功率模块
1u F/25V
R7
B
FG
R2 0
10 0
Q1
R9
0
3p pr
C 17 20 pF/50 V
PT PR F1 8B D4 71Q B 5R B
B
Rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ13
1.2R
R N1 404
R 14
2.0R
Vsp G ND
R3 0
R 11 1K
C 11 0.1u F/25V
A Po wer GN D Sign al G ND
1
2
ECN30210P 方波120°控制板电路原理图
设计 校对 审核 批准
张 健201 4.11.08
A 合肥市通得力电气制造有限公司
R6 12 K
19
HWP C ML V TR
FG 2 RS GH
10 1p pr 9 8
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每步三个绕组中一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，一个绕组不导通； 通电顺序如下： 1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5. B+C- 6.A+C-
4、直流电机的调速 直流电机可实现无极平滑调速，通过速度反馈实现闭环控制，广泛
用于的速度控制要求比较高的场合。
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EM I电容
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设计 校对 审核 批准
张 健201 4.11.08
A 合肥市通得力电气制造有限公司
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10 1p pr 9 8
直流电机基本知识--ppt课件
3
直流电机的优缺点
优点：
直流发电机的电势波形较好，电磁干扰较小。 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。
缺点：
由于存在换向器，其制造、维护复杂，价格较高。
4
主要内容
1 直流电机的工作原理、主要结构、 额定值 2直流电机的电枢绕组 3直流电机的电枢反应 4电枢绕组感应电动势和电磁转矩 5直流电机换向
11
15.1直流电机的工作原理、主要结构、额定值
一、直流电机工作原理 （二）直流电动机工作原理
左 手 定 则
12
n逆时针转向
n逆时针转向
15.1直流电机的工作原理、主要结构、额定值
一、直流电机工作原理 （二）直流电动机工作原理
电动机运行关键：要使电枢受到一个方向不变的电磁转 矩，即当线圈边在不同极性的磁极下时受到的电磁转矩 方向不变。
若电机实槽数为Q，虚槽数为Qu，
41
15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
3. 元件数、换向片数与虚槽数 每一元件有两个圈边， 每一换向片上接有两个圈边， 每一虚槽内放置有两个圈边， 元件数S等于换向片数K，也等于虚槽数
42
15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
4. 元件、极距与节距 (1) 元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多 匝两种。元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换 向片相 连，其中一根称为首端，另一根称为末端。 (2) 极距：是指相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距 离，用τ表示，
39
15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
现代直流电机为双层绕组，元件一个边放在某一 槽的上层，称为上层边，另一个边则放在另一槽的下 层，称为下层边。
直流电机的优缺点
优点：
直流发电机的电势波形较好，电磁干扰较小。 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。
缺点：
由于存在换向器，其制造、维护复杂，价格较高。
4
主要内容
1 直流电机的工作原理、主要结构、 额定值 2直流电机的电枢绕组 3直流电机的电枢反应 4电枢绕组感应电动势和电磁转矩 5直流电机换向
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15.1直流电机的工作原理、主要结构、额定值
一、直流电机工作原理 （二）直流电动机工作原理
左 手 定 则
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n逆时针转向
n逆时针转向
15.1直流电机的工作原理、主要结构、额定值
一、直流电机工作原理 （二）直流电动机工作原理
电动机运行关键：要使电枢受到一个方向不变的电磁转 矩，即当线圈边在不同极性的磁极下时受到的电磁转矩 方向不变。
若电机实槽数为Q，虚槽数为Qu，
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15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
3. 元件数、换向片数与虚槽数 每一元件有两个圈边， 每一换向片上接有两个圈边， 每一虚槽内放置有两个圈边， 元件数S等于换向片数K，也等于虚槽数
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15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
4. 元件、极距与节距 (1) 元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多 匝两种。元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换 向片相 连，其中一根称为首端，另一根称为末端。 (2) 极距：是指相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距 离，用τ表示，
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15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
现代直流电机为双层绕组，元件一个边放在某一 槽的上层，称为上层边，另一个边则放在另一槽的下 层，称为下层边。
电机专业知识培训
(2)旋转磁场的旋转方向
旋转磁场的旋转方向与三相交流电的相序一致; 改变三相交流电的相序,即A-B-C变为C-B-A,旋转磁场反向; 要改变电动机的转向,只要任意对调三相电源的两根接线.
(3)旋转磁场的旋转速度-----同步转速no
n0
60 f p
式中,f为电源频率50HZ;p为电动机的磁极对数. 电动机的磁极对数为1时,同步转速为3000r/min; 电动机的磁极对数为2时,同步转速为1500r/min; 电动机的磁极对数为3时,同步转速为1000r/min.
KeKt 2
TN
180 0.13
1.7 14 0.16
1236
例题求解
(2)此时,U=UN=220V,Ra=1.7欧
Ke 0.8Ke N 0.1 Kt 9.55Ke 0.99 Ke Kt 2 0.099
n
UN
Ke
Ra
KeKt 2
TN
( 220 0.1
1.7 14 0.099
1962r
n
UN
Ke
Rad Ra
KeKt 2
T
n0
n
附加电阻Rad越大,机械特性越软.
(2)改变电枢电压的人工机械特性
n
U
Ke
Ra
KeKt 2
T
n0
n
no
UN
KeN
随U的变化而变化
U改变,但转速降不变
.因此,变电枢电压的人工机械 特性是一簇与自然机械特性 平行的特性曲线.
只允许在额定电压以下调节.
在后面的自动调速系统学习中 有广泛的应用.
1)应用: 起重机,卷扬机; 2)缺点:机械特性软,实现无级调 速困难; 3)注意:串电阻调速与起动特性相 似,但起动电阻与调速电阻不同.
直流电机电工培训 .ppt
• 5．检查电刷架固定是否正确；刷握固定是否牢固、可 靠；电刷在刷握内是否过紧或过松；电刷压力是否符合 要求和均匀、正常；电刷与换向器的吻合及接触是否良 好；电刷引线与刷握、刷架的连接是否牢固和接触良好 等。
• 6．将电机接线板处各绕组的引线接头用0#砂布打磨干净，并用 电桥表测量各绕组的直流电阻，以检查该电机是否存在短路或断 路故障。
• 分析处理：
• 经对该直流并励电动机仔细检查，发现电动机的 振动是由地脚螺栓松动所致，在重新校正紧固地 脚螺栓后，电动机的振生此类故障的主要 原因是：
• 1）电枢上的捆扎钢丝或无纬玻璃丝带、槽楔 和绝缘垫等松动或甩脱而引起相擦；
• 2）定子磁场固定主磁极或换向极的螺栓松动； • 3）机座止口或端盖止口磨损变形； • 4）轴承严重磨损或损坏。
• 分析处理：
• 经过对该直流并励电动机进行全面检测，发现电 刷弹簧压力过大。通过重新选配更换新弹簧并仔 细调整压力，电刷与换向器温度高的故障得到了 排除。
• 2．直流电动机电枢绕组在运行中出现过热故障 的主要原因
• 1）电源电压过高或过低； • 2）电枢绕组线圈元件或换向器片间发生短路； • 3）电动机的定子与转子大面积相擦； • 4）电枢绕组重绕时部分线圈元件线端被接反
• 3）电刷与换向器应有良好的接触，其接触面应不少于 电刷截面的75％，并且电刷还不得有缺角、破裂的现 象；
• 4）更换的每个电刷均应进行电测量，将阻值相等或相 近的电刷配对进行并联使用，以保证并联电刷之间的 电流能均匀分配。
案例1.7.1 有一台PN＝30kW、 UN=220V、nN=1500 r／min的直流并 励电动机，运行时发生电刷下火花过大 的故障。
图1.29 电枢绕组各种故障示意图
• 1．接地故障 • 1）绕组接地故障原因 • a．绝缘严重受潮； • b．超载运行使绕组发热致使绝缘受损接
• 6．将电机接线板处各绕组的引线接头用0#砂布打磨干净，并用 电桥表测量各绕组的直流电阻，以检查该电机是否存在短路或断 路故障。
• 分析处理：
• 经对该直流并励电动机仔细检查，发现电动机的 振动是由地脚螺栓松动所致，在重新校正紧固地 脚螺栓后，电动机的振生此类故障的主要 原因是：
• 1）电枢上的捆扎钢丝或无纬玻璃丝带、槽楔 和绝缘垫等松动或甩脱而引起相擦；
• 2）定子磁场固定主磁极或换向极的螺栓松动； • 3）机座止口或端盖止口磨损变形； • 4）轴承严重磨损或损坏。
• 分析处理：
• 经过对该直流并励电动机进行全面检测，发现电 刷弹簧压力过大。通过重新选配更换新弹簧并仔 细调整压力，电刷与换向器温度高的故障得到了 排除。
• 2．直流电动机电枢绕组在运行中出现过热故障 的主要原因
• 1）电源电压过高或过低； • 2）电枢绕组线圈元件或换向器片间发生短路； • 3）电动机的定子与转子大面积相擦； • 4）电枢绕组重绕时部分线圈元件线端被接反
• 3）电刷与换向器应有良好的接触，其接触面应不少于 电刷截面的75％，并且电刷还不得有缺角、破裂的现 象；
• 4）更换的每个电刷均应进行电测量，将阻值相等或相 近的电刷配对进行并联使用，以保证并联电刷之间的 电流能均匀分配。
案例1.7.1 有一台PN＝30kW、 UN=220V、nN=1500 r／min的直流并 励电动机，运行时发生电刷下火花过大 的故障。
图1.29 电枢绕组各种故障示意图
• 1．接地故障 • 1）绕组接地故障原因 • a．绝缘严重受潮； • b．超载运行使绕组发热致使绝缘受损接
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在满载或较重负载下，电枢电流 Ia 比较大，由于是串联，即励 磁电流 If 较大，随之气隙磁通 Ø 亦相当大。因此电枢只需不太高 的转速便能产生足够大的反电势来与电网电压 U 相平衡。如果串励 电机空载或负载很轻时， If = Ia 很小或趋于零，使 Ø 变得很小，因 此电枢必须以非常高的转速旋转，才能产生足够的反电势 E 来与电 网电压 U 相平衡。
直流电机的换向
一、直流电机电枢绕组中的电势和电流是交变的，只是 借助于旋转的换向器和静止的电刷配合工作，才在电刷 间获得直流电压和电流。当旋转的电枢绕组元件从一条 支路经过电刷底下而进入另一条支路时，该元件中的电 流从一方向变换为另一方向。这种电流方向的变换就称 为换向。 二、换向过程有电磁过程，还有机械、电化学、电热等 方面的现象。 三、换向不良的影响： 1、在电刷下产生火花，当火花超过一定程度时会使电刷 和换向器表面损坏，致使电机不能正常运行。 2、火花还产生电磁波，对无线电通讯产生干扰。
直流电机的分类
1、直流电机按励磁方式分为他励和自励。 2、作为发电机运行时，自励是指发电机的励磁所需的励 磁电流由该电机本身电枢供给。他励是指励磁电流由另 外的电源供给，与电枢电路没有电的连接。 自励发电机按励磁绕组与电枢连接方式的不同而分为 并励、串励、复励。 （1）并励发电机的励磁绕组与电枢并联。 （2）串励发电机的励磁绕组与电枢串联。 （3）复励发电机既有并励绕组又有串励绕组套在同一 主极铁心上。
直流电机的分类
3、作为电动机运行时，不称自励，也可分为他励、并励、 串励、复励。 他励电动机的含义是电枢与励磁绕组分别用不同的电 源供电。 并励只指由同一电源供电给并联着的电枢和励磁绕组。
直流电机中的常用公式
1、电枢绕组的感应电势： E=Ce*Ø*N 其中： Ce为电势常数 Ø为每极磁通 N为电机的转速 2、电机的电磁转矩 T=Cm*Ø*Ia 其中： Cm为转矩常数 Ø为每极磁通 Ia为流过电枢的电流
P
直流电动机的工作特性
3、串励电动机的速率特性： （1）特点是： 当负载增加时，转速下降得很快。 转矩随输出功率的增加而很快上升。 （2）原因： 当负载增大而输出功率 P2 增加时，输入功率 P1亦必须增加， 在电压U=常数的条件下， Ia 必须增加。 Ia 的增加一方面使磁通 Ø 亦增加，另一方面还使电枢回路的总电阻压降 Ia* Ra 变大。从转速 公式可见，这两种作用都使转速降低，因此转速随输出功率增加而 迅速下降。如果负载很轻， Ia 很小， Ø 很小，则转速将非常高，以 至达到危险的高速，这种现象俗称“飞速”。
二、电枢电路串变阻器起动： 1、串变阻器起动：是指在起动过程中，在电枢电路串接 可变电阻，以限制起动电流。一般在转速上升过程中逐 步切除电阻，把电流限制在允许范围内，并使电机转速 在较小的波动下上升，在不太长时间内起动完毕。 2、串变阻器起动的优点：所需起动设备不多。 3、串变阻器起动的缺点：在起动过程中消耗大量的电能， 很不经济。
直流电机的常用起动方法
三、降压起动： 1、降压起动：降压起动只有在电动机有专用电源时才能 采用。 2、降压起动：起动时，先把专用电源电压降低，以限制 起动电流。起动过程中，逐步提升电源电压，使电动机 转速按所需的加速度上升。 3、降压起动的优点：起动电流小，起动能耗小，可平稳 升速。 4、降压起动的缺点：需要专用电源，设备投资大。
直流电动机的制动
1、直流电动机的制动方法有三种： （1）能耗制动； （2）反接制动； （3）回馈制动；（再生制动） 2、三种方法的共同点： 在保留原来磁场大小方向不变的情况下，把电枢电流 方向改变，以获得方向同转子旋转方向相反的制动力矩。
直流电动机的制动
一、能耗制动： 1、能耗制动： 是利用电动机从电网断开以后机组的动能产生电磁制 动力矩。 2、物理过程： 进行能耗制动时，保持励磁电流不变而将电枢两端从 电网断开，并立即把它接在一个制动电阻上。这时电机 中仍有磁场，转子因惯性仍在继续旋转，因此变成一台 他励发电机，向制动电阻供电。和通常发电机一样，此 时电磁转矩的方向同电枢旋转方向相反而起制动作用。 一直到把机组储藏的动能完全消耗在制动电阻和机组本 身的损耗上时，机组就停止转动，故称能耗制动。 3、优点：经济性好； 缺点：制动转矩小。
直流电机的常用起动方法
一、直接起动： 1、直接起动：是指不采取任何限流措施，把静止的电枢 直接投入到额定电压的电网上起动。 2、直接起动的优点：不必另加起动设备，操作简便，起 动转矩足够大。 3、直接起动的缺点：起动电流大，对电网产生不利的影 响，使电机换向器上产生强烈的火花。
直流电机的常用起动方法
直流电机的常用起动方法
4、起动方法： （1）直接起动 （2）电枢电路串变阻器起动 （3）降压起动 5、起动原则：确保有足够大的电磁转矩和降低起动电流。 为此，在起动时，应保证电动机的磁通达到最大值。 因为 T=Cm*Ø*Ia ，同样电流下， Ø最大则 T最大。为 此，在起动过程中，保证励磁回路电压不受电枢起动电 阻压降的影响。
直流电动机的制动
三、回馈制动： 1、回馈制动： 是指电机由电动机运行状态转入到发电机运行状态， 回馈给电网电能，故称回馈制动。 2、物理过程： 当电动机的转速升高时，保证电机有适当的励磁电流， 仍让电枢接在电网上，则当转速高到某一数值时，电动 机的反电势E>U电枢电流反了方向，电机进入发电机的运 行状态，而起制动作用，限制转速的上升。 3、注意事项： （1）并励电动机回馈制动时，不必更改电枢电路的连接。 （2）串励电动机回馈制动时，必须把串励绕组改为他励 而用较低的电压加于励磁绕组，以保证所需的励磁电流 来实现回馈制动。
直流电动机的工作特性
（3）曲线图： N
P
4、复励电动机的工作特性： 要保持串励电动机的优点，而又能保证不发生“飞速”现象，应 采用复励电动机。 复励电动机既有并励绕组又有串励绕组，这两种绕组的比例不同， 就得到不同的特性。若并励起主要作用，则其特性接近于并励电动 机。反之，若串励绕组起主要作用，则其特性接近于串励电动机。
直流电机的起动
1、从机械方面来看，起动时要求电动机产生足够大的电 磁转矩来克服机组的摩擦转矩、惯性转矩及负载转矩。 2、从电磁转矩 T=Cm*Ø*Ia 来看，要求起动时电流大 些，才能获得较大的起动转矩。 从电路方面来看，起动刚开始时，电机转速为 N=0， 反电势 E=0，电枢电流 Ia=U/R 将达到很大的数值。以 致电网电压突然降低，影响电网上的其他用户用电，还 使电机绕组发热和受到很大的电磁力的冲击。因此要求 起动时电流不超过允许范围。 3、直流电机起动的基本要求： （1）有足够大的起动转矩； （2）起动电流限制在允许范围内； （3）起动时间短 （4）起动设备简单、经济、可靠。
直流电动机的调速
1、由直流电动机的转速公式 采用3种方法进行调速。 （1）改变励磁电流来改变磁通 Ø ； （2）改变加于电枢回路的端电压 U ； （3）改变串入电枢回路中的电阻 Rj 。 2、改变励磁电流调速： 从上式可见，当电动机端电压 U 一定时，减少励磁电流而使磁通 Ø 减 少时，转速将相应升高。电动机励磁电流的改变，是由改变串接于并励绕组 回路的调节电阻Ra来实现的。每改变一次电阻，便得到一不同 If ，即不同 的 Ø ，于是得到一不同转速。 物理解释：在 If 刚开始减小时，机组转速由于机械惯性来不及改变， 但 Ø 很快减小了，因此反电势 E= Ce* Ø *N立即减小，从电枢电流 Ia=U-E/Ra 可见，E 减小则 Ia 将急剧增加。由于 Ia 急剧增加，电磁转 矩 T 亦迅速增长，于是机组加速。当机组转速增加后，反电势 E 又随之增 高，而电枢电流 Ia 和电磁转矩 T 又回头下降，一直到电磁转矩重新等于负 载转矩为止。此时便进入新的稳定运行状态，转速达到新的稳定值。 缺点：只能调高，不能调低。 优点：效率基本不变。 N=U- Ia*（ Ra+ Rj）/ Ce* Ø 可见，可
直流电动机的制动
二、反接制动： 1、反接制动： 是指在励磁电流不变的条件下，利用开关把电枢的两 端反接到电网上进行的制动，此时机组将很快停止转动。 2、物理过程： 进行反接制动时，励磁电流不变，电网电压U变为负值， 即与原来作为电动机时的反电势E同方向。此时电枢电流 Ia= -（U+E）/ Ra，因此电枢中立即产生很大的、方向 与原来相反的电流。随之产生很大的方向与电枢旋转方 向相反的电磁转矩，引起强烈的制动作用，使电机迅速 停转。 3、优点：制动力矩很大。 缺点：电枢电流非常大，对电网产生冲击，对电机不 利；还要由电网供给功率，不经济。
电机分类
变压器 电机分类： 旋转电机 交流电机 同步电机 直流电机 感应电机
直流电机
1、直流电机：是指发出直流电流的发电机，或通以直流 电流而转动的电动机。 2、直流电机的优点： （1）直流电动机具有良好的起动性能，能在宽广的范围 内平滑而经济地调速，所以被广泛的用于电力机车、 无轨电车、轧钢机、机床、起重设备中。 （2）直流发电机作为各种直流电源。目前，由可控硅整 流元件组成的直流电源设备正逐步取代直流发电机。 3、主要介绍换向器式直流电机。
直流电机的组成及作用
1、直流电机主要由定子和转子组成。 2、定子的作用是用来产生磁场和作电机的机械支撑，包 括主磁极、换向极、机座、端盖、轴承等。 电刷装置也固定在定子上。 3、转子包括电枢、换向器、轴、风扇等。 电枢包括电枢铁心和电枢绕组，用来感应电势而实现 能量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ换。
直流电机各组成部分的作用
直流电动机的工作特性
1、工作特性：是指在电压U=常数、电枢回路不串外加电 阻、并励励磁电流保持不变的条件下，电动机的转速N、 电磁转矩T、效率ŋ等与输出功率P之间的关系曲线。 2、并励电动机的速率特性： N=U- Ia* Ra/ Ce* Ø 由上式可见，影响转速的因素有两个，即电枢回路的电 阻压降和电枢反应的影响。当负载增加因而电枢电流Ia增 加时，电阻压降Ia* Ra使转速趋于下降，但电枢反应常起 去磁作用，它使转速趋于上升，因此它们对转速的影响 部分地互相抵消，使电动机转速变化很小。如果前一因 素大于后一因素，则速率特性曲线略向下垂，反之则可 能略向上翘。 N