直流电机的基础知识-第三部分
直流电动机基本理论知识
直流电动机的基本结构直流电机的结构是多种多样的，但任何直流电机都包括定子部分和转子部分，这两部分间存在着一定大小的气隙，使电机中电路和磁场发生相对运动。
直流电机定子部分主要由主磁极、电刷装置和换向极等组成，转子部分主要由电枢绕组、换向器和转轴等构成。
结构图如图2-1。
图2-1直流电机结构图1-电刷；2-磁轭；3-永久磁钢；4-极靴；5-电枢绕组；6-内磁轭1．定子部分（1）主磁极: 其作用是产生磁场。
通常用厚1-1.5mm的低碳钢片叠装而成。
在磁极铁心上绕有励磁绕组，整个磁极利用螺杆固定在磁轭上。
（2）换向极: 其作用是改善换向，使电机运行时电刷下不产生有害的火花。
换向极也是由铁心及绕组组成，换向极绕组与电枢绕组串联。
（3）机座: 机座分磁轭和底脚两部分。
磁轭的作用是固定主磁极和换向极，是磁路的一部分。
底脚起支撑和固定整台电机的作用。
机座一般式用铸钢铁制造或钢板焊接而成。
2．转子部分（1）电枢铁心:电枢铁心是磁路的一部分，表面开槽以嵌放电枢绕组，为减少铁耗，采用0.35-0.5mm厚的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，固定在转子支架或转轴上。
（2）电枢绕组:电枢绕组由许多按一定规则连接起来的线圈组成，是通过电流和产生电动势的关键性部件。
线圈用带绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成。
嵌放在电枢铁心表面的槽内直流电机采用双层绕组，每槽内的线圈边分上、下两层，上下层之间及线圈于铁心之间都是要可靠绝缘。
槽口用槽契压紧，再用钢丝或玻璃丝带扎紧，大型电机中，绕组伸出槽外的端接部分应扎紧在支架上。
直流电动机的工作原理电动机是一种把电能转变为机械能的机械。
它的基本原理是利用带电导体和磁场间的相互作用而把电能变为机械能。
电动机结构主要包括两部分：转子和定子。
转子为电动机的旋转部分，由转轴座组成，导体绕组的排列方式决定电动机的类型及其特性。
绝大多数的电动机都须作连续的转运动的电磁力形成一种方向不变的转矩，才能构成电动机。
两磁极间装着一个可以转动的铁质圆柱体，圆柱体的表面上固定着一个线圈。
无刷电机设计基础知识三
3 无刷直流电动机的电磁设计3.1 基本要求和主要指标3.1.1基本要求(1) 运行方式直流无刷电动机的运行方式有连续、短时和断续三种(2) 防护形式一般直流电动机的防护型式主要有防护式和封闭式两种。
(3) 温升一般交流电机包括同步电机和感应电机，转子不计算铁耗，然而该类电机正常稳态运行时，定子绕组产生的2个旋转磁场转速与转子本体转速存在较大的转差，转子铁芯损耗不容忽视。
不仅电磁设计时，其电磁负荷的选择应与常规电机有所区别，而且对通风冷却结构设计应予足够的重视。
(4) 效率(5) 电动机的转速变化率明确电机转速运行的最大区间，并应指明电机的常用转速区间，以便选择合适的电机数据，获得良好的力能指标。
3.1.2主要指标①额定功率P N = 100W②额定电压U N = 270V③额定转速n N = 1000 r/min④定子相数m = 3⑤极对数p = 4⑥定子槽数Z = 183.2 主要尺寸的确定3.2.1 定子铁心内径D a的选择我国目前制造的直流电机，其D a 与输出功率P N 的关系曲线如下，它可以作为选定D a 的初步依据。
由于P N /n N =0.0001，从张琛的《直流无刷电动机原理及应用》中图3.1定子内径D a 与单位转速输出功率P N /n N 的关系曲线查得：cm D a 5.5~0.4=，则取cm D a 5=3.2.2 电磁负荷的选择电负荷A 与磁负荷B 的选择与电动机的主要尺寸直接相关。
同时，A ,B 的选择与电动机的运行性能和使用寿命也密切相关，因此必须全面考虑各种因素，才正确选择A,B 的值。
(1) 线负荷A 高，磁负荷B 不变① 电机体积减小，节约材料② B 一定时，由于铁心重量减小，铁耗减小 ③ 绕组用铜量增加④ 增大电枢单位表面上铜耗，绕组温升增高 ⑤ 影响电机参数和电机特性: q a =ρAJ (2) 磁负荷B 高，线负荷A 不变① 电机体积减小，节约材料 ② 基本铁耗增大 ③ 磁路饱和程度增大 ④ 影响电机参数和电机特性电负荷A 与磁负荷B 与定子的内径D a 有关，根据已生产的电动机的经验数据绘制成曲线。
直流电机基础(电气控制课件)
1、并励直流电动机的工作特性：
A、转速特性：
Ea Cen U Ea Ra Ia
直流电机
直流电机工作特性
n
U Ce
Ra Ce
Ia
n0
'Ia
其中，
n0
U Ce
为理想空载转速。
转速特性为一斜率为
' Ra Ce
的直线
当电机磁路饱和时，随着 P2 的增大，I a 增大，电枢反应的去磁作用使 n 增大，直线上翘。
外特性
U f (Ia) , I f C, n C
调节特性 I f f (Ia ) , U C, n C
直流电机
直流电机工作特性
以他励发电机为例分析其工作特性：
1、他励发电机空载特性：当电机 n ne时，调节 I 使f 发电机空载端电压 U0 1.1 ~ 1.3Ue ，
然后使 I f 逐渐回到零，测取空载端电压 U0与 I f 0关系曲线 即为空载特性曲线 U0 f (I f )
消耗于摩擦损耗、通风和机械损耗。 消耗于铁心中的损耗。
铁耗： pFe 由于电枢旋转时主磁通在电枢铁心内
交变而引起的。
直流电机
直流电机运行原理
铜耗： pc u1
电枢回路铜耗
励磁回路铜耗
电刷接触铜耗
pcua
I
2 a
ra
pcuf
I
2 f
rf
ps 2Ia Us
2 Us 为一对电刷总接触电压降
直流电机
直流电机工作特性
直流电机
直流电机结构
（2）换向极
换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，一般装 在两个相邻主磁极之间，由换向极铁心和换向极绕组组成。换向极绕组用绝缘导线绕制而成， 套在换向极铁心上，换向极的数目与主磁极相等
《直流电动机》 知识清单
《直流电动机》知识清单一、直流电动机的定义与工作原理直流电动机是将直流电能转换为机械能的旋转电机。
它依靠直流电源供电，通过电磁作用来实现转动。
其工作原理基于安培力定律和电磁感应定律。
当直流电流通过电动机的电枢绕组时，会在绕组周围产生磁场。
同时，电动机内部的永磁体或励磁绕组产生的磁场与电枢绕组产生的磁场相互作用，从而产生电磁转矩，驱动电枢旋转。
二、直流电动机的结构组成1、定子定子是电动机中固定不动的部分，主要由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成。
主磁极提供主磁场，通常由永磁体或励磁绕组构成。
换向极用于改善换向性能，减小电刷与换向器之间的火花。
机座起到支撑和固定的作用。
电刷装置用于将直流电源引入电枢绕组。
2、电枢电枢是电动机的转动部分，主要由电枢铁芯、电枢绕组和换向器等组成。
电枢铁芯由硅钢片叠压而成，用于减少涡流损耗。
电枢绕组是产生感应电动势和电磁转矩的关键部件。
换向器则用于将电枢绕组中的交流电动势转换为直流电动势，并保证电流在电刷间的换向。
3、气隙气隙是定子和电枢之间的空隙，它的大小对电动机的性能有重要影响。
三、直流电动机的励磁方式1、他励直流电动机励磁绕组由独立的直流电源供电，励磁电流不受电枢电流的影响。
2、并励直流电动机励磁绕组与电枢绕组并联，励磁电压等于电枢电压。
3、串励直流电动机励磁绕组与电枢绕组串联，励磁电流等于电枢电流，这种电动机具有较大的启动转矩。
4、复励直流电动机既有并励绕组又有串励绕组，综合了并励和串励电动机的特点。
四、直流电动机的机械特性机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系。
1、自然机械特性在额定电压和额定励磁电流下，电动机的转速随电磁转矩的变化曲线。
2、人为机械特性通过改变电枢电压、励磁电流或电枢回路电阻等参数得到的机械特性。
五、直流电动机的启动启动时需要较大的启动转矩，但过大的启动电流会对电机和电源造成损害。
常见的启动方法有：1、全压启动直接将额定电压加在电枢两端，这种方法简单，但启动电流很大，一般只适用于小容量电机。
直流电机-《电机与拖动基础》-第三版-林瑞光-主编_图文
其中
为电机的转矩常数，有
可见，制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电 流成正比
性质: 发电机——制动(与转速方向相反)；
电动机——驱动(与转速方向相同)。
1.4.3 直流电机的电磁转矩
1.5直流电动机
1.5.1 直流电机的可逆原理
以他励电机为例说明可逆原理：把一台他励直流发电机并 联于直流电网上运行保持电源电压不变。
3）电枢电流等于各支路 电流之和。
１.２.３ 单波绕组
单波绕组的特点是合成节距与换向节距相等，展开图如下 图所示。
两个串联元件放在 同极磁极下，空间位置 相距约两个极距；沿圆 周向一个方向绕一周后 ，其末尾所边的换向片 落在与起始的换向片相 邻的位置。
单波绕组的并联支路图: 单波绕组的特点
1）同极下各元件串联 起来组成一条支路，支 路对数为1，与磁极对 数无关；
。
单叠绕组的展开图是把放在铁心槽里、构成绕组的所有元件取出
来画在一张图里，展示元件相互间的电气连接关系及主磁极、换向片 、电刷间的相对位置关系。
单叠绕组的展开图
根据单叠绕组的展开图可以得到绕组的并联支路电路图:
单叠绕组的的特点：
1）同一主磁极下的元件 串联成一条支路，主磁极 数与支路数相同。 2）电刷数等于主磁极数 ，电刷位置应使感应电动 势最大，电刷间电动势等 于并联支路电动势。
电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。
换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换 转轴 轴承
当原动机驱动 电机转子逆时针旋 转时同，线圈abcd 将感应电动势。如 右图，导体ab在N极 下，a点高电位，b 点低电位；导体cd 在S极下，c点高电 位，d点低电位；电 刷A极性为正，电刷 B极性为负。
第1章 直流电机的基础知识
C m = 9.55C e
直流电动机额定转矩：
TN
PN = 9 . 55 nN
TN:额定转矩(N.m) PN:额定功率(W) nN:额定转速(r/min)
补充：直流电动机中，转子旋转起来会切割磁力线，产生感 补充 应电动势，这被称为电枢电动势Ea，判断它的方向与电源输 入的电流方向相反，称为反电动势 直流发电机中，电枢绕组中有了感应电流，在磁场中又 会受到电磁力的作用，电磁力所形成的电磁转矩T与转子的 运动方向相反，阻碍运动，被称为制动转矩（或阻转矩） 在工作原理中重要的两个参数的不同作用 ： 直流电动机 直流发电机 T 驱动转矩 阻转矩 Ea 反电动势 相当于直流电源
1.2 直流电机的励磁方式和铭牌
一、直流电机的励磁方式 1．励磁方式：直流电机的励磁绕组的供电方式。 2．直流电机种类：按励磁方式分为有（1）他励直流电机； （2）并励直流电机；（3）串励直流电机；（4）复励直流 电机等四种。
二、直流电机的铭牌 每台直流电机的机座上都有一个铭牌，其上标有电机型 号和各项额定值，用以表示电机的主要性能和使用条件。
2．直流电动机输入的电功率为： P1=UIa=（Ea+IaRa）Ia=EaIa+Ia2Ra=Pm+ Pcu 上式说明：输入的电功率一部分被电枢绕组消耗 （电枢铜损）一部分转换成机械功率（电磁功率）。 3．直流电动机输出的机械功率为： P2=Pm-PFe-Pem-PS=Pm-P0-PS=P1-∑P 4．直流电动机的效率为：
3、电机的特点： 可逆性——看外部条件 ，发电机一般接负载；电 动机一般接电源。
4、直流电机转子电动势 1）概念 转子电动势：转子绕组切割磁力线而产生的感应电动势。 2）表达式 每根导体的感应电动势： e = BLv e:感应电动势(V) B:电磁感应强度(T) L:每根导体的有效长度(m) v:转子转动线速度(m/s)
第三章 直流电机(2-5)
3）绝缘材料：作为带电体之间及带电体与铁心间 的电气隔离，要求耐热好，介电性能高。 4）结构材料：使电机各个零件构成一个整体，要 求材料的机械强度好，加工方便，重量轻。 四、电机的发热： 任何机械装置工作了一段时间后，都会出现发热 的现象，我们已经学过了电工，那么，很显然， 这是损耗的出现所导致的结果。 1、温升：电机的温度在工作了一段时间后不在上升 而达到某一稳定数值，此值和周围冷却介质温度 之差，我们称之为温升。 电机的温升不仅取决与损耗的大小和散热情况， 还与电机的工作方式有关：
铁心是导电的，交变的磁通也能在铁心中感 性电动势，并引起环流，这些环流在铁心内 部围绕磁通做涡流状流动，称为涡流。涡流 在铁心中引起的损耗称为涡流损耗
磁滞损耗和涡流损耗，总称铁心损耗
PFe CFe B f G
2 m 1.3
硅 钢 片 中 的 涡 流
B
八、能量守恒定律： 物理中的能量守恒定律在这里同样使用， 稳态运行时，
电刷A与B间的电动势波形
思考：如果没有换向器，电刷A、B间的电动势 波形是什么样的？
2、直流电动机的工作原理
在电动机中换向器和电刷的作用
换向器和电刷的共同作用是： 1、保证了每个磁极下线圈边中的电流始终是一个方 向，使电动机能连续的旋转。 2、将刷间的直流电逆变成线圈中的交流电； 3、把外面不转的电路与转动的电路连接。 思考：若无换向器，会出现什么结果？
电刷
b
N
a c
S + U –
I F IE Fd Tn NhomakorabeaE
换向片
当直流电机运行于发电状态时，感应电动势 的方向与电枢电流的实际方向相同。电枢绕组通 过电刷输出电能。
2. 电磁转矩 直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁 通 相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的 电磁转矩公式为 T=CT Ia
直流电机的一般知识点总结
直流电机的一般知识点总结直流电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业生产、家电设备以及交通工具等领域。
本文将对直流电机的一般知识点进行总结，以帮助读者了解直流电机的工作原理、分类、应用和维护等方面的基本知识。
一、直流电机的工作原理直流电机是将直流电能转化为机械能的装置。
其工作原理基于安培定律和洛伦兹定律。
当导体在磁场中通过电流时，会受到磁场力的作用，进而产生转动力矩。
直流电机主要由定子、转子、电刷和永磁体等组成。
当电流通过定子线圈时，产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，导致转子发生转动。
二、直流电机的分类根据不同的结构和工作原理，直流电机可以分为四种类型：直流励磁电动机、直流电动机、倒转电动机和直流无刷电机。
其中，直流励磁电动机通过励磁线圈产生的磁场来激励转子；直流电动机通过电刷和换向器将直流电能转化为机械能；倒转电动机可以改变转子的转向；直流无刷电机利用永磁体或电磁激励来产生磁场，无需使用电刷和换向器。
三、直流电机的应用直流电机在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中，直流电机被广泛应用于机械传动、控制系统、自动化设备等方面，如机床、输送机、风机、压缩机等。
在家电设备方面，直流电机被用于制冷设备、空调、洗衣机、吸尘器等。
此外，直流电机还被应用于交通工具中，如汽车、电动自行车等。
四、直流电机的维护直流电机的维护主要涉及定期检查、清洁和润滑。
首先，定期检查电机的各个部件，如定子、转子、电刷等，是否存在损坏或松动的情况。
其次，保持电机的清洁，去除灰尘和杂质，以免影响电机的正常运转。
最后，注意对电机的润滑，使用适当的润滑剂，避免摩擦产生磨损和发热。
综上所述，直流电机是一种常见且重要的电动机类型。
了解直流电机的工作原理、分类、应用和维护等方面的基本知识，有助于读者更好地了解和使用直流电机。
希望本文能为读者提供一些有用的资料和参考，促进直流电机在各个领域的应用与发展综上所述，直流电机是一种常见且重要的电动机类型，在工业生产、家电设备和交通工具等领域有广泛应用。
直流电机的基本常识
第一章直流电机的基本常识直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一。
将机械能转换为直流电能的是直流发电机；将直流电能转换为机械能的是直流电动机。
与交流电机相比较，直流电机结构复杂、运行维护困难、成本高。
但直流电机具有宽广的的调速范围，较强的过载能力和较大的起动转矩等突出优点，仍广泛应用于对起动和调速要求较高的生产机械中，如电力机车、内燃机车、工矿机车、城市电车、电梯、轧钢机等的拖动电机。
由于电力电子技术的迅猛发展，作为直流电源的直流发电机已逐步被晶闸管整流装置所替代。
本设计主要介绍电力机车上的大功率直流电机。
第二章第一节直流电机的基本结构直流电机由静止的定子和旋转的转子两大部分组成，在定子和转子之间有一定大小的间隙（称气隙）。
1.定子直流电机定子的作用是产生磁场和作为电动机的机械支撑。
主要由机座、主磁极、换向极和电刷装置等组成。
(1)机座兼起机械和导磁磁路两个作用。
它既用来作为安装电机所有零件的外壳，又是联系各磁极的导磁铁。
机座通常为铸钢件，也有采用钢板焊接而成的。
对于换向要求较高的电机，也可采用叠片结构的机座。
(2)主磁极主磁极由铁芯和主极线圈两部分组成。
主磁极铁芯一般用1~1.5mm厚的薄钢板冲片叠压后再用铆钉铆紧成一个整体。
（3）换向极换向极又称附加极，它装在两个主极之间，用来改善直流电机的换向。
换向极由换向极铁芯和换向极线圈构成。
换向极铁芯大多用整块钢加工而成。
但在整流电源供电的功率较大的电机中，为了更好的改善电机换向，换向极铁芯也采用叠片结构。
换向极线圈与主极线圈一样也是用圆铜线或扁铜线绕制而成，经绝缘处理后套在换向极铁芯上，最后用螺钉将换向极固定在机座内壁。
（4）电刷装置电刷的作用是通过电刷与换向器表面的滑动接触，把转动的电枢绕组与外电路相连。
电刷装置一般由电刷、刷握、刷杆、刷杆座等部分组成。
电刷一般用石墨粉压制而成。
2.转子转子又称电枢，主要由转轴、电枢铁芯、电枢绕组和换向器等组成。
直流电机篇PPT课件
电机振动或噪声过大
常见问题 诊断方法 修复措施
电机振动或噪声过大可能是由于机械松动、转子不平衡 、轴承损坏等原因所致。
诊断电机振动或噪声过大的方法包括观察法、听觉法、 触摸法等，通过这些方法可以初步判断故障原因。
针对不同的故障原因，采取相应的修复措施，如紧固松 动部位、重新平衡转子或更换轴承等，以消除振动或噪 声。
05
直流电机常见故障与维护
电刷与换向器磨损
正常磨损 磨损原因 维护建议
电刷和换向器在电机运行过程中会发生正常磨损，这是 由于电流通过电刷与换向器接触产生摩擦所致。
电刷与换向器的磨损主要与电流大小、电刷压力、换向 器表面粗糙度以及电机运行环境有关。
为减缓电刷与换向器的磨损，应定期检查电刷和换向器 的磨损情况，保持适当的电刷压力和换向器表面粗糙度 ，并确保电机运行环境良好。
铁芯通常由硅钢片叠 压而成，以减小磁阻 和减少能量损失。
转子
转子是直流电机的旋转部分， 通常由铁芯和绕组组成。
铁芯同样由硅钢片叠压而成， 以减小磁阻和减少能量损失。
绕组则通常由绝缘导线绕制而 成，以产生磁场。
换向器
换向器是直流电机的重要部件之一，主要作用是将电刷上的直流电流转换为绕组上 的交流电流，以实现电流方向的改变。
电机过热或冒烟
01
严重故障
02
电机过热可能是由于负载过大、通风不良、轴承损坏等原 因所致，冒烟则可能是由于电机内部短路或严重过载引起 。
03
预防措施
04
为预防电机过热或冒烟，应定期检查电机运行状况，确保 通风良好，避免超载运行，并定期更换轴承等易损件。
05
处理方法
06
一旦发现电机过热或冒烟，应立即停机检查，找出故障原 因并排除，同时对电机进行全面检修和保养。
直流电机的磁路和磁化特性基础知识讲解
第一节 直流电机的磁路
主磁极
附加磁极 转子
主磁通 0 漏磁通
总磁通：m 0
磁动势： H • dl i 2 N f if 磁压降： H • dl Hl 2F 2Fp 2Ft Fyr Fys
2 N fif
第二节 空载时气隙磁通密度分布曲线
气隙磁压降：2H l 2 N f i f
磁场强度： 磁通密度：
H
N fif l
b 0H
每极磁通：
0N f i f
l
0ห้องสมุดไป่ตู้ 0 b ldx l 0 b dx
' lB
N
b
Bδ
'
τ
第三节 励磁磁动势和磁化特性曲线
1、气隙消耗的磁动势
F
1
0
B k
2、电枢齿消耗的磁动势
k —— 气隙系数
Bt1/ 3
t1 • l • B t1/ 3 • lFe
Ft ht • Ht1/ 3
3、磁极、磁轭、电枢铁轭消耗的磁动势
磁动势计算同上，只是磁极和磁轭中的磁通分别为 ks0 和 ks0 / 2 ；其中 ks 约为1.2,是考虑漏磁通的因数。
4、磁化特性曲线
0 f (2Ff ) 0
饱和因数：
a
k
2Ff 2 F
ac ab
0 f (2F ) 磁化特性曲线 bc
2Ff
直流电机培训资料PPT演示课件
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。
•1
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 能量转换。
•2
直流电机各组成部分的作用
•7
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。
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。
•20
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。
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。
直流电机分类 引脚识别 基础知识
直流电机分类引脚识别基础知识来源：湘潭电机厂 /一、直流电动机的分类按照转速可分为单速电动机和双速电动机；按照方向可分为单向电动机和双向电动机：按照稳速方式可分为电子稳速电动机和机械稳速电动机；按照刷子情况可分为有刷电动机和无刷电动机。
二、直流电动机的结构直流电动机主要由外壳屏蔽壳、屏蔽带、减振圈、转子结构、换向器、电刷、含油轴承等构成。
三、直流电动机的名称我国对直流电动机的型号命名由四部分组成第一部分用两位数字表示机座号，即表示电动机的外壳直径，单位是mm，直流电动机主要有20、28、32、34、36几种；第二部分用字母L表示录音机、卡座用电动机；第三部分用两位数字表示性能参数序号，其中01～49表示机械稳速电动机，55～99表示电子稳速电动机。
第四部分用大写汉语拼音字母表示结构派生代号。
四、直流电动机的符号直流电动机在电路图中用字母M表示五、直流电动机的参数使用寿命：直流有刷电动机在机器上的使用寿命大于600h，连续运转寿命为1000h。
额定转矩：直流有刷电动机的额定转矩越大越好。
额定转速偏差：直流有刷电动机的额定转速偏差要求小于或等于1%，稳速精度要求小于或等于2%。
转速：直流有刷电动机转速有多种规格，一般为2000r/min、2200r/min和2400r/min。
额定工作电压：直流有刷电动机的直流额定工作电压有多种规格：3V、6V、7.5V、9V和12V等，目前用得最多的是9V和12V电动机。
机械躁声：直流有刷电动机的机械躁声要求越小越好，一般要求小于5dB，引线的无线电干扰为0.1～0.5MHz小于66dB，0.5～25MHz小于52dB。
轴向间隙：直流有刷电动机的轴向间隙要求小于0.5mm。
额定工作电流：直流有刷电动机的额定工作电流一般为100mA，这一参数对判断电动机工作是否正常有重要作用。
六、直流电动机的识别单速双速电动机的识别如果只有两根引脚是单速电动机，如果有四根引脚则是双速电动机。
电机与拖动基础需要掌握的知识点——直流电机部分
电机与拖动基础需要掌握的知识点——直流电机部分一、直流电机原理1． 直流电动机的工作原理：如何从几何中线附近的摆动转变为连续转动？2． 直流发电机的工作原理：如何把发出的交流电转变为直流电？（机械整流子）3． 直流电机的结构：转子的铁心是不是空心的？4． 转子铁心的制作工艺，为什么采用如此复杂的工艺？定子铁心为何不采用该工艺？5． 转子绕组为什么称为电枢？6． 换向器与电刷的配合作用？“交变直流；直流变交流。
”的配合作用？7． 直流电机结构上的最大缺陷在何处？8． 额定参数P N U N I N 在电动机与发电机中的不同含义？9． 单叠转子绕组的特点：a=p ，低压高流10． 单波转子绕组的特点：a=1，高压低流11． 电刷合理放置的主要目的是什么？12． 感应电动势只存在于发电机吗？如何实现电气平衡。
13． 电磁转矩只存在于电动机吗？如何实现机械平衡。
14． 直流电机的四种励磁方式？15． 直流电机的空载磁场及其饱和特性。
16． 电枢反应与其三大影响。
17． 直流电机感应电动势与电磁转矩的计算公式。
18． 直流电动机与发电机的稳态平衡方程。
19． 并励电动机的能量流程图。
20． 直流发电机的能量流程图。
21． 转速特性。
（四种励磁方式下）22． 电气过渡过程中机械转速不能突变的概念。
23． 机械过渡过程结束后有，)tan (,t cons I I T T an a Z =Φ==24． 电动机空载？与负载运行的最大区别（I 2=？），直流电机的启动？。
二、变压器1．变压器的的电隔离特性。
电—磁—电（交流电才可以）2．变压器磁路具有封闭性。
而电机磁路不具有。
3．为什么要进行绕组归算？4．等效电路的等效原则。
（两条）5．空载与堵转时的等效电路特例。
6．等效电路及两种近似等效电路。
7．三相变压器的联结组及其表达方式。
8．三相变压器磁路系统的演变。
9．自耦变压器的特点。
10．电流互感器的特点。
11．电压互感器的特点。
直流电机基本知识--ppt课件
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。
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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
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，
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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。
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直流电机的基础知识/第三部分——直流调速的主电路形式和整机电路构成直流电机需要直流电源的供给，这要求一个能将交流电转变为直流电的电源装置。
另外，直流电机的起/停、保护、调速等控制电路，也常常与直流电源集成于一体，称为直流调速装置或直流调速器。
早期对直流电机的调速控制，用直流发电机作直流电机的直流电源，用接触器配合变阻箱实现直流电机的启/停控制和调速，系统繁杂、造价高。
后期由于晶闸管等电力电子器件的成熟应用，出现了静止式直流调速装置，系统配置变得精简，而控制性能大幅度提升。
国内外，有一些专业厂家，专门生产了专用于直流电机调速的系列产品，进口产品如英国欧陆传动系统有限公司生产的《590+直流数字式调速器》、ABB（瑞典阿西亚公司和瑞士的布朗勃法瑞公司合并而成）集团公司生产的《DCS400晶闸管变流器直流传动系统》等，国内生产厂家更是林林总总，不下百家。
其产品范围囊括了大、中、小功率，他励、自励直流电机的调速控制。
1、小功率直流电机调速器的主电路形式：DC+(A1)SCR2SCR1DC-(A2)DC+(F1)DC-(F2)（a）主电路形式1（b）主电路形式2（c）主电路形式3DC-(A2) LNLN图1 小功率电机调速器的主电路形式小功率直流电机，串、并励结构都有，上图（a）、（b）为串励直流电机所用的调压电路，电枢和励磁采用同一电源供电。
（a）电路，当电源L端为电压极性为正时，形成SCR1→电机绕组回路→D2，回到电源N端；L端为电压极性为负时，形成SCR2→电机绕组回路→D1→电源N端的电流通路。
从分析得出，SCR1与D2相串联，故控制SCR1的导通角，即可实现可控整流。
这种由二极管和晶闸管构成的整流桥电路，又称半控桥调压电路。
假定两只晶闸管处于最大导通角，电路形同一个桥式整流器，输入AC220V，输出整流电压为220V×0.9=198V，故调压范围约为0~198V；（b）电路，两只可控硅位于整流桥的上桥臂，仍呈现SCR1、D2和SCR2、D1的串联整流模式，故控制两只晶闸管的移相角，来实现0~198V 的调压，实施对串励直流电机的调速控制。
部分电路中还加有续流二极管D3，以使负载（绕组）中的电流连续，运行平稳及保持较高的力矩输出。
可控整流电压电压的从0起调，因最小导通角受限，换言之，即最大移相角的受限，是从0V 突跳至一定电压值（如20V ），故实际可调范围为20~198V ，但调至20V 后，能“跳”至0V ，也能使晶闸管关断。
桥式整流电路的4个元件，每只元件承受最大正向电压为220V ×1.41=310V ，承受反向电压峰值为220V ×1.57=345V ，每只元件的流通电流，为整流（负载）电流的0.5倍。
晶闸管最大导通角180°。
元件选用规则：耐压值选700V 以上，电流值为正向电流值×3。
早期调速器产品的主电路，多采用分立元件构成，后期的小功率调速器的主电路，多采用晶闸管模块，图1主电路的（a ）、（b ）电路，为单只晶闸管模块所取代，而且模块也内含续流二极管。
（c ）电路，适用于他励直流电机，电枢供电是由晶闸管桥式可控整流电路构成，励磁电源多为由四只二极管（或整流模块）构成的桥式整流电路，励磁电压为固定整流电压，为基速以下的降速调节运行。
称为基速以下满励运行；极少数电机，励磁电源也为晶闸管调压（与电枢电源结构一样），可对励磁电流进行调节，故可实现基速以上弱磁运行。
2、中、大功率他励直流电机调速器的主电路形式：DC-(F2)DC+(A1)DC-(A2)L1L2L3SCR1SCR3SCR5（a）电枢直流电源主电路（b）励磁直流电源电路Iz图2 大功率他励直流电机调速器的主电路及励磁电路的典型结构中、大功率他励直流电机，采用三相动力电源作为输入电源，电枢供电电源由六只单向晶闸管（三只双晶闸管模块）构成，称为“全控桥”可控整流电路，当固定输出最大励磁电流时，通过调节电枢绕组的供电电压，来实现基速下的降速调节（恒转矩运行）；励磁电源多为半控桥可控整流电路结构，当电枢施以最高电压时，进行弱磁调节（恒功率运行），又可实现基速以上的升速调节。
图2为典型主电路结构，如欧陆590、ABB DCS400等系统列数字调速器，都是采用这种电路结构。
易于与另一组反向的主电路进行并联连接，实现所控制电机的四象限运行（见下图5）。
三相桥式全控整流电路原理图如图2（a）所示。
它由三相半波共阴极接法(SCR1、SCR3、SCR5)和三相半波共阳极接法(SCR2、SCR4、SCR6)的晶闸管串联组合。
其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路（如SCR1、SCR6同时被触发开通，形成电源A相正半波电流通路），因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以对触发脉冲的宽度有要求（≥60°），图中6个晶闸管的组合导通顺序是SCR1-SCR6-SCR3-SCR2-SCR5-SCR4，输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，故该电路又可称为6脉动整流电路，直流脉冲动频率为300Hz。
图（a）电路输入为三相380V AC电源，晶闸管处于最大导通角时，等同于三相桥式整流电路，输出电压值为380V×1.35=513V，为适应直流电机的供电要求，实际输出可调电压范围多为0~450V左右。
每只晶闸管承受最大正向电压值为380V×1.41=535V，承受反向峰值电压为380V×1.05=399V，每只管子的流通电流为整流直流电流（I z）的0.333倍。
元件选用与代换规则：耐压值为380V×3≈1140V，实际选用1200V或1600V的元件或模块；电流值为正向电流值×3，按负载（整流电流I z值）选用即可。
图中（b）电路，为半控桥式整流电路，可根据工作现场（负载）对转速范围的要求，切换引入AC220V或AC380V单相电源。
3、直流电机调速器非典型的主电路形式：LL1L2L3DC+(A1)DC-(A2)（a）单相整流调压电路1（c）三相整流调压电路DC-(A2)NLN（b）单相整流调压电路1图3 直流电机调速器的非典型主电路结构图3的电路结构虽然不够典型，但在实际的调速器设备中，应用也较为常见。
（a）电路是先将输入AC220V整流成198V的脉动直流电压，再由一只晶闸管SCR1受控整流成0~198V 的可调直流电压输出。
由于整流电压为100Hz的脉动直流，也具有自然电压过零点，因而可以直接从整流电压端取出过零点（同步）信号，用于移相电路生成移相脉冲信号。
图（b）电路，则是先用双向晶闸管对输入电源进行交流调压，再由桥式整流器整流输出的。
应该说，双向晶闸管在直流调压（速）电路中的出现是较为罕见的，直流调压，顾名思义，是将交流电转化单向直流电流的，按说双向晶闸管是派不上用场的呀。
图（b ）应用，也算是较为“另类”的直流调压电路了。
上图两种单相整流调压电路与图1的（a ）、（b ）电路相比，虽然元件数量上有所增多（多了一只器件），但总的电路成本却有所降低（晶闸管数量少，而二极管的价格远比晶闸管低）。
与此同时，同步采样电路和触发电路，也相应简化，只需一路同步采样电路和触发电路即可以了。
图（c ）电路，将下三臂晶闸管器件，换成了三只二极管（当然也可以将上三臂换为二极管）器件，从而使整体造价大为下降，同步采样和触发电路当然也同步简化。
与图2的（a ）电路相比，省去了三路同步采样和触发电路。
但缺点是半控桥输出电压脉动大，因采用二极管作为主电路整流元件，不能反向并联连接使电机实现四象限运行，仅适用于单方向无级调速及一般电阻负载的可控整流设备中。
4、直流调速器的四象限运行主电路结构： 1）单相整流调压四象限运行主电路。
单相调压四象限运行电路1L SCR1-SCR4N+（-）/A1-（+）/A2SCR5-SCR8LN+（-）/A1-（+）/A2单相调压四象限运行电路2图4 单相整流调压的四象限运行主电路有的工作场所要求直流电机能实现四象限运行，即可以运行于“正向运转、正向制动和反向运转、反向制动”四个工作模式中。
如果正、反转运行不是很频繁，主电路直流输出端外接两只接触器，像控制交流电动机正、反转一样，利用切换电枢供电电压的极性来实施正、反转控制，应该也是可行的。
但接触器切换控制不适应频繁切换、易烧熔触点、使命寿命短、维修工作量大等缺点，因而实际应用电路是利用两套整流调压电路来切换输出电压极性，采用晶闸管的好处，是实现了无触点切换，无切换火花，且易于实现“弱电”的智能化控制。
图4左侧电路，是利用两组全控桥式晶闸管调压电路，实施正反转控制的，每组须用四只晶闸管器件，控制SCR1~SCR4，可以使直流电机正转调速运行；关断SCR1~SCR4，使SCR5~SCR8受控开通，则可控制直流电机反转运行。
触发电路需要8路。
图4右侧电路，对输入交流电源桥式整流后，用SCR0单只晶闸管进行调压后，再由SCR1~SCR4四只晶闸管实现输出电压极性的“调向”，当SCR1和SCR4开通时，输出电压极性上正下负，直流电机正转调速运行；当SCR2、SCR3开通时，输出电压极性变为上负下正，直流电机反转调速运行。
电路省去了一组晶闸管全控整流桥，但增加了SCR0的调压电路。
在这里，输出电压高低的调整是由SCR0实现的，SCR1~SCR4只工作于“开通”和“关断”的两个相对状态下，相当四只开关器件，单纯完成对输出电压极性切换的功能。
调压触发需1路，晶闸管通断控制发需4路。
触发、控制电路比左侧电路简化许多。
2）三相整流调压的四象限运行主电路结构。
+/-(A1)-/+(A2)L1L2L3图5 三相整流调压的四象限运行主电路结构上图每只晶闸管模块内含两只单向晶闸管，可对输入电源的正、负半波分别进行可控整流。
当SCR7~SCR12关断，而SCR1~SCR6被可控开通时，直流输出端上正下负，电机正转调速运行；当SCR7~SCR12处于可控开通状态，而SCR1~SCR6处于关断状态时，直流输出端上负下正，电机反转调速运行。
两组电路都为三相全控桥接法，只是晶闸管极性相反而已。
相应的触发电路也是两套——每套是相互独立的6路触发电路，如欧陆590、ABB DCS400等系统列数字调速器，除供应普通两象限运行的调速器外，也根据用户要求提供采用图5电路结构的可供电机四象限运行的直流调速器，两象限运行的调速器的线路板，其实往往也预留了另一组触发电路和主电路的安装位置。
5、直流电机调速器的整机构成：直流电机调速器，无论简单与复杂与否，低档与高档与否，国产和进口与否，其电路构成都如图6所示，大致包含了电枢调压主电路、励磁调压主电路和同步信号采样电路、整机控制电路的电源电路，控制信号输入/输出电路、输出电流和电压检测（保护）电路，移相触发信号形成电路和触发功放电路等几个部分。