直流电动机
电动机分类及原理
电动机分类及原理电动机是将电能转化为机械能的装置，其分类及原理如下：一、电动机的分类：1.直流电动机：直流电动机根据励磁方式的不同可分为永磁直流电动机和电磁励磁直流电动机。
永磁直流电动机的励磁磁场由永磁体提供，无需外接电源；电磁励磁直流电动机的励磁磁场由电磁铁提供，需要外接电源。
2.交流电动机：交流电动机根据转子结构的不同可分为异步电动机和同步电动机。
异步电动机根据励磁方式的不同可分为电刷异步电动机和无刷异步电动机；同步电动机根据励磁方式的不同可分为电刷同步电动机和无刷同步电动机。
二、电动机的工作原理：1.直流电动机：直流电动机的工作原理是利用直流电流在磁场中作用力矩使转子转动。
直流电动机由定子和转子组成，定子上布置有电磁铁，转子安装在轴上，并由碳刷与外部电源相连。
当电流通过定子的电磁铁时，会产生一磁场。
转子上的碳刷卡通常与电源相连，使得定子中的磁场与转子形成一个交叉磁场。
通过电流调节，可以改变定子磁场与转子磁场的交叉程度，从而控制电动机的转速和转矩。
2.交流电动机：交流电动机的工作原理是利用交流电流在磁场中产生感应电动势，从而驱动转子转动。
异步电动机的定子上布置有绕组，由外部电源供电，形成一个旋转磁场。
转子上的绕组会感应出定子旋转磁场，并产生感应电动势。
由于转子上的绕组是短路绕组，会形成一个感应电流，产生一个电磁力，使转子产生转矩，从而沿旋转磁场方向转动。
同步电动机的转子上有磁场绕组，与定子旋转磁场同步运动，产生旋转磁场与转子上的磁场形成一个磁力，使转子产生转矩，从而沿旋转磁场方向转动。
三、电动机的应用：电动机广泛应用于工业、交通、家用等各个领域。
在工业中，电动机常被用作驱动各种机械设备，如风机、泵、压缩机等。
在交通领域，电动机被应用于电动汽车、电动摩托车、轨道交通等。
在家用领域，电动机被用于驱动家电产品，如洗衣机、冰箱、空调等。
综上所述，电动机根据不同的电源和工作原理可以分为直流电动机和交流电动机。
直流电动机实验原理
直流电动机实验原理引言直流电动机是一种将直流电能转换为机械能的电机。
它广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
本文将介绍直流电动机的实验原理，包括其工作原理、组成结构以及实验过程。
一、工作原理直流电动机的工作原理基于电磁感应和洛伦兹力。
当直流电流通过电动机的定子绕组时，产生的磁场与电动机的磁场相互作用，产生力矩使转子转动。
二、组成结构直流电动机主要由定子、转子和集电器三部分组成。
1. 定子：定子由绕组、磁极和铁芯构成。
绕组通电产生磁场，磁极将磁场集中在空间中。
2. 转子：转子由绕组和铁芯构成。
当定子磁场与转子绕组中的电流相互作用时，产生力矩使转子转动。
3. 集电器：集电器是连接电源和电动机绕组的部分，用于实现电流的正向传递。
三、实验过程进行直流电动机实验时，需要准备以下实验器材和材料：1. 直流电源：提供电流给电动机。
2. 直流电动机：用于转换电能为机械能。
3. 电流表和电压表：用于测量电动机的电流和电压。
4. 电阻器：用于调节电动机的负载。
5. 电线和连接器：用于连接电动机和电源。
实验步骤如下：1. 将直流电源连接到电动机的正负极。
2. 将电流表和电压表分别连接到电动机的电流和电压测量点上。
3. 打开直流电源，调节电阻器使电动机转速适中。
4. 分别记录电动机的电流和电压值。
5. 改变电阻器的阻值，观察电动机的转速变化，并记录相应的电流和电压值。
6. 分析实验结果，得出直流电动机的特性曲线。
四、实验结果与分析通过实验可以得到直流电动机的特性曲线，其中包括电流-转速曲线和电压-转速曲线。
这些曲线可以用来评估电动机的性能和效率。
在实验中，我们可以观察到当负载增加时，电动机的转速会下降，电流和电压也会相应增加。
这是因为在负载增加的情况下，电动机需要提供更大的力矩来克服负载的阻力，因此需要更多的电流和电压来保持转速稳定。
通过实验可以得出直流电动机的效率公式为：η = Pout / Pin，其中η表示效率，Pout表示输出功率，Pin表示输入功率。
直流电机介绍
一、直流电机的磁路
图1.16 直流电机空载时的磁场分布示意图 1— 极靴；2—极身；3—元子磁轭；
4—励磁绕组；5—气隙；6—电枢齿；7—电枢磁轭
0
考虑到电机的运行性能 和经济性，直流电机额定运 行的磁通额定值的大小取在 磁化曲线开始弯曲的地方图 中的a点（称为膝部）。
N
A
If0 If
0
I fN F f 0 IN
图1.18 电机的磁化曲线
§1.3.2 直流电机负载时的磁场
负载时的气隙磁场将由励磁磁通势和电枢磁通势共同作 用所建立。
一、电枢磁通势和电枢磁场
图1.2 直流发电机原理模型
Hale Waihona Puke 从图看出，和电刷 A接触的导体永远位于 N极 下，同样，和电刷 B接触的导体永远位于S 极下。因 此，电刷 A始终有正极性，电刷 B始终有负极性， 所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电 动势。如果电枢上线圈数增多，并按照一定的规律 把它们连接起来，可使脉振程度减小，就可获得直 流电动势。这就是直流发电机的工作原理。
长期过载或欠载运行都不好。为此选择电机时 ，应根据负载的要求，尽量让电机工作在额定状 态。
直流电动机的铭牌举例
§1.2
§1.2.1 直流电枢绕组基本知识 §1.2.2 单迭绕组 §1.2.3 单波绕组简介
§1.2.1 直流电枢绕组基本知识
电枢绕组是直流电机的一个重要部分，电机中机电能量的转换就是通 过电枢绕组而实现的，所以直流电机的转子也称为电枢。
什么是直流电动机？
什么是直流电动机？一、直流电动机的概念及原理直流电动机是一种将电能转化为机械能的装置。
它利用直流电流通过绕组时产生的磁场与永磁场之间的力作用，使电动机转动。
直流电动机的原理是通过将电流经过电刷和电枢绕组，产生磁场并将磁场作用于转子，从而实现电能到机械能的转换。
直流电动机的结构主要由电枢、磁极、电刷和转子等部件组成。
其中，电枢是通过电流在绕组中产生的磁场将转动力传递给其他部件，磁极则是提供永久磁场的构件，电刷起到连接电源和电枢的作用，而转子则是通过受力扭转，驱动整个电动机运转。
二、直流电动机的应用领域直流电动机具有结构简单、运行可靠、输出扭矩大等优点，广泛应用于各个领域。
下面将详细介绍直流电动机在工业、交通和家用电器等领域的应用。
1. 工业领域直流电动机被广泛应用于工业生产中的各个环节。
例如，在制造业中，直流电动机可用来驱动各种机械设备，如卷绕机、切割机和立式锯等。
此外，在输送带、风机和泵等设备中，直流电动机也是关键的动力源。
通过使用直流电动机，工业生产可以实现自动化、高效化和精确控制。
2. 交通领域直流电动机在交通工具中的应用也非常广泛。
其中，最典型的就是电动汽车。
以电动汽车为例，直流电动机是其驱动装置之一，可以将电能转化为机械能，从而驱动车辆行驶。
与传统内燃机相比，电动汽车具有零排放、低噪音和高效能等优势，成为了未来交通发展的热门选择。
3. 家用电器直流电动机也在家用电器中发挥着重要的作用。
例如，直流电动机可以嵌入到各类家电产品中，如洗衣机、热水器和空调等。
通过使用直流电动机，家用电器可以实现更精确的能量控制，提高用户体验。
三、直流电动机的发展趋势随着科技的不断进步，直流电动机在各行各业中的应用也在不断创新和发展。
下面将介绍几个直流电动机未来发展的趋势。
1. 高效能直流电动机的高效能是其发展的一大趋势。
通过减少能量的损耗，提高电动机的效率，可以实现更为可持续和环保的电动机应用。
2. 智能化直流电动机在智能化方面的发展也是一个突出的趋势。
什么是直流电动机-直流电动机是如何工作的-
什么是直流电动机?直流电动机是如何工作
的?
什么是直流电动机？
直流电动机是将直流电能转换为机械能的设备。
它的优点是具有良好的调速性能和较大的起动转矩，因而广泛地应用于要求调速性能较高和较大起动转矩的生产机械。
但直流电动机的制造工艺简单，生产成本较高，维护较困难，牢靠性较差。
直流电动机是如何工作的?
直流电动机由定子和转子组成。
定子的作用是在励磁绕组中通入直流电流励磁而产生磁场；转子的作用是通电后产生电磁转矩。
直流电源通电导线在磁场中会受到电磁力作用，其方向由左手定则确定。
直流电动机的构造
直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子组成。
定子由主磁极、换向极、电刷装置和机座等组成。
转子由转子铁芯、转子绕组、换向器、轴和风扇等组成。
（一）定子
1.主磁极。
主磁极的作用是产生主磁场。
2.机座。
机座是各磁极间磁的通路，同时也是电机的机械支架。
3.换向极。
两个相邻磁极间的小磁极叫做换向极，它的作用是用来产
生附加磁场，用以减弱换向片与电刷之间的火花，避开烧蚀。
（二）转子
1.转子铁芯。
转子铁芯有两个作用：一是用来安放转子绕组；二是作为电动机磁路的一部分。
2.转子绕组。
转子绕组的主要作用是产生感应电动势并通过点流，使电动机实现机、电能量转换。
3.换向器。
在转子轴的一端装有换向器，换向器由很多铜片组成，片与片之间用云母绝缘。
直流电动机的概述
直流电动机的概述1. 什么是直流电动机直流电动机是一种将直流电能转化为机械能的装置。
它通过直流电源提供的电流产生旋转力，驱动机械运动。
直流电动机广泛应用于工业、交通和家庭设备中，具有高效率、精确控制和稳定性等优势。
2. 直流电动机的工作原理直流电动机主要由电流产生装置、旋转部分和定位部分组成。
电流产生装置通常是采用直流电源或电池，通过接通电路提供电流。
电流经过旋转部分（由电枢和永磁体组成）和定位部分（由电枢和永磁体之间的磁场相互作用产生转矩）后，产生旋转力。
3. 直流电动机的类型直流电动机根据其结构和工作原理的不同，可以分为多种类型。
常见的直流电动机包括：3.1 刷型直流电动机刷型直流电动机是最为常见的一种直流电动机。
它由电枢、磁极和刷子组成。
电流通过电枢产生磁场，与电磁铁的磁场相互作用产生转矩，从而驱动电机旋转。
3.2 无刷直流电动机无刷直流电动机是近年来发展起来的一种新型直流电动机。
它消除了传统电刷和电枢之间的摩擦，并通过电子元器件实现对电流和转矩的精确控制。
3.3 混合型直流电动机混合型直流电动机是刷型直流电动机和步进电动机的结合体。
它集两者的优势于一身，具有较高的转矩密度和精确的位置控制能力。
4. 直流电动机的优点与交流电动机相比，直流电动机具有以下优势：4.1 高效率直流电动机在能量转换过程中损耗较少，具有较高的能量利用率。
这使得直流电动机在能源消耗和成本控制方面更具优势。
4.2 精确控制直流电动机可以通过改变电流大小和方向来实现精确的转矩和速度控制。
这对于需要高精度位置控制的应用非常重要，例如机器人、自动化设备等。
4.3 起动扭矩大直流电动机具有较高的起动扭矩，适用于需要瞬时大功率输出的场合，如电动汽车、起重机等。
4.4 可逆性直流电动机的旋转方向可以通过改变电流的方向来调节。
这使得直流电动机在需要频繁反向运动的应用中非常有用，如卷筒机、搅拌机等。
5. 直流电动机的应用直流电动机由于其优异的性能，在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于：5.1 工业自动化直流电动机在工业自动化设备中广泛应用，如机床、输送机、风机等。
直流电机电动机的结构与工作原理
直流电机电动机的结构与工作原理直流电机（直流电动机）的结构与工作原理直流电机是一种经常被使用的电动机类型，它通过电流的流动产生机械运动。
本文将详细介绍直流电机的结构与工作原理。
一、直流电机的结构直流电机由以下几个主要部分组成：1. 定子（Stator）：定子是由一组绕组和磁场构成的，它通常是由永磁体或允许通电的绕组构成。
定子的结构和性质直接决定了电机的输出性能。
2. 转子（Rotor）：转子是由一组导体和磁极构成的，它可以旋转在定子的磁场中。
转子通常由铁心、铜线和轴承组成，它的旋转产生了机械能。
3. 磁极（Magnetic Pole）：磁极是直流电机中的主要磁场源，它由永磁体或电磁体构成。
磁极的极性决定了电机的旋转方向与运行效果。
4. 刷子（Brush）：刷子是与转子导体接触的装置，它通常由碳或者铜制成。
刷子的功能是在电机运行过程中，将电流传递给转子导体，使得转子能够继续旋转。
5. 端盖（End Cap）：端盖位于电机的两端，它的主要作用是固定转子轴承和导线等部件，同时防止灰尘和杂质进入电机内部。
6. 轴承（Bearing）：轴承通常由金属滚珠或滑动材料组成，它负责在转子旋转时提供支撑和减小摩擦。
二、直流电机的工作原理直流电机的工作原理可归纳为施加力矩和生成电动势两个方面。
1. 施加力矩：当电流通过定子绕组时，定子绕组会受到洛仑兹力的作用。
根据左手定则，这个力会使得定子绕组和转子之间产生一个力矩，从而转动转子。
2. 生成电动势：当直流电机运转时，转子上的导线会切割磁场线，产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，这个电动势的方向与电机的旋转方向相反。
同时，刷子将电流传递给转子，保证了电磁力的持续产生。
三、直流电机的工作过程直流电机的工作可以简要概括为以下步骤：1. 施加电源：将直流电源的正负极分别连接到电机的刷子位置，使得电流能够流经定子绕组。
2. 产生磁场：根据电流的方向，定子绕组产生的磁场与转子磁极之间形成相互作用力，从而使转子开始旋转。
直流电动机的特点与应用
直流电动机的特点与应用直流电动机是一种常见的电动机类型，具有许多独特的特点和广泛的应用。
本文将介绍直流电动机的特点和应用，并探讨其在不同领域中的具体应用案例。
一、直流电动机的特点直流电动机具有以下几个独特的特点：1. 可调速性：直流电动机可以通过调整电源电压或外部电阻来实现调速。
这种可调速性使得直流电动机在需要频繁启动、停止以及调整转速的应用场景中非常常见。
2. 良好的起动和启动特性：直流电动机具有良好的起动和启动特性，能够在瞬间产生较大的起动转矩。
这使得直流电动机广泛用于需要短时高转矩的应用中，如起重机、电梯等。
3. 适应性强：直流电动机能够适应不同的负载特性，无论是恒力负载还是恒功率负载，都能够稳定工作。
这种适应性使得直流电动机在工业自动化控制系统中得到广泛应用。
4. 可逆性：直流电动机可以同时作为电动机和发电机使用。
当外部负载对电动机进行制动时，直流电动机可以将动能转化为电能并反馈到电源中，实现能量回收和再利用。
二、直流电动机的应用直流电动机在各个领域中都有广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：1. 工业自动化：直流电动机是工业自动化系统中最常用的驱动设备之一。
它们被广泛应用于生产线输送带、机器人、纺织设备、印刷机械等自动化设备中，可提供可靠的驱动力和精确的控制。
2. 交通运输：直流电动机在交通运输领域中扮演着重要的角色。
它们被应用于电动车辆、电动自行车、电动船舶等交通工具中，为这些车辆提供动力，并带来更高的能源利用效率和环保性。
3. 家用电器：直流电动机也广泛应用于各种家用电器中，如洗衣机、吸尘器、空调等。
直流电动机通过其可调速性和高效率的特点，提供了更好的用户体验和能源利用效率。
4. 新能源领域：直流电动机在新能源领域中具有重要地位。
它们被应用于风力发电机组、太阳能跟踪器、电动车充电桩等设备中，带来高效的能源转换和利用效率。
综上所述，直流电动机是一种具有独特特点和广泛应用的电动机类型。
直流电动机的原理与应用
直流电动机的原理与应用直流电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各个领域。
本文将介绍直流电动机的工作原理以及在不同领域的应用。
一、直流电动机的工作原理直流电动机是利用电流在导线中产生的磁场与磁场间相互作用产生的驱动力来实现机械能转化的装置。
它由电枢和磁极构成。
电枢是直流电动机的主要部件，由若干个绕制在铁芯上的线圈组成。
当电枢通电时，产生的电流在线圈中形成磁场，这个磁场与定子磁极的磁场相互作用，产生力矩，使电枢开始旋转。
磁极是直流电动机中的固定部件，它由一组由铁芯制成的磁极构成。
定子磁极在通电时产生恒定的磁场，与电枢的磁场相互作用，使电枢得以旋转。
二、直流电动机的应用领域1. 工业领域：直流电动机广泛应用于工业自动化设备中，如机床、冶金设备、印刷设备等。
由于其转速范围广、扭矩大、调速性能好等特点，能够满足不同工业设备的运行需求。
2. 交通领域：直流电动机应用于交通工具中，如电动车辆、轻轨、电动船等。
直流电动机在交通领域的应用主要是因为它具有启动扭矩大、低速转矩平稳、调速性能好等特点。
3. 动力工程领域：直流电动机在动力工程中的应用主要是用于发电机组的励磁控制。
直流发电机组通过直流电动机的励磁控制，可以实现电网的稳定运行。
4. 家用电器领域：直流电动机在家用电器中的应用日益增多，如家用洗衣机、热水器等。
直流电动机在家电领域的应用主要是因为它的低噪音、高效率、体积小等优点。
5. 农业领域：直流电动机也广泛应用于农业领域，如水泵、喷灌设备等。
直流电动机在农业领域的应用主要是因为它能够满足农民的用电需求，并且具有调速性能好、启动扭矩大等特点。
三、总结直流电动机是一种常见的电动机类型，通过电流在导线中产生的磁场与磁场间相互作用产生的驱动力来实现机械能转化。
它广泛应用于工业、交通、动力工程、家用电器以及农业领域等各个领域。
直流电动机的应用具有调速性能好、启动扭矩大、效率高等优点，为各个领域的设备和系统的正常运行提供了稳定可靠的动力来源。
直流电动机分类
直流电动机分类直流电动机是一种将直流电能转换为机械能的电机，广泛应用于各种领域。
根据不同的分类标准，直流电动机可以分为多种类型，本文将从不同的角度对直流电动机进行分类。
一、按照电源类型分类直流电动机根据其供电方式的不同，可以分为独立励磁直流电动机和串励直流电动机。
1. 独立励磁直流电动机独立励磁直流电动机是指通过外部电源为其励磁，使其产生磁场，进而工作的电动机。
该类型的电动机具有磁场稳定性好、调速范围宽等特点，适用于对调速性能要求较高的场合。
2. 串励直流电动机串励直流电动机是指其励磁线圈与电动机的电枢线圈串联在一起，共用同一电源的电动机。
该类型的电动机具有起动扭矩大、转速调节范围广等特点，适用于对起动性能要求较高的场合。
二、按照结构形式分类直流电动机根据其结构形式的不同，可以分为分别励磁直流电动机、复励磁直流电动机和永磁直流电动机。
1. 分别励磁直流电动机分别励磁直流电动机是指其励磁线圈与电动机的电枢线圈分别供电的电动机。
该类型的电动机结构简单、制造成本低、容易实现调速等特点，广泛应用于家用电器、办公设备等领域。
2. 复励磁直流电动机复励磁直流电动机是指其励磁线圈既可以与电动机的电枢线圈并联，也可以与电动机的电枢线圈串联的电动机。
该类型的电动机具有起动性能好、调速范围广等特点，适用于起动和调速性能要求较高的场合。
3. 永磁直流电动机永磁直流电动机是指其励磁采用永磁体，不需要外部励磁的电动机。
该类型的电动机具有结构简单、体积小、效率高等特点，广泛应用于电动车、家用电器等领域。
三、按照转子结构分类直流电动机根据其转子结构的不同，可以分为鼠笼式直流电动机和绕线式直流电动机。
1. 鼠笼式直流电动机鼠笼式直流电动机是指其转子由绕组和铁芯构成，绕组上的导线形状类似于老鼠的笼子，因此得名。
该类型的电动机结构简单、制造成本低、运行可靠等特点，广泛应用于电动工具、家用电器等领域。
2. 绕线式直流电动机绕线式直流电动机是指其转子由绕组构成，绕组上的导线形状为螺旋状。
直流电动机的作用原理
直流电动机的作用原理一、什么是直流电动机直流电动机是一种将直流电能转化为机械能的装置，它通过电磁感应原理完成能量转换。
二、直流电动机的组成直流电动机主要由定子、转子、电刷、磁极等部分组成。
2.1 定子定子是直流电动机的静铁部分，通常由铁芯和绕组构成。
定子的绕组被接上直流电源，通过电刷与转子连接。
2.2 转子转子是直流电动机的动铁部分，通常由铁芯和绕组构成。
转子的绕组被接上电刷，通过电刷与定子连接。
2.3 电刷电刷是连接定子与转子的接触装置，通常由碳块或碳刷构成。
它可以实现电流的进出，驱动转子旋转。
2.4 磁极磁极是直流电动机的磁场产生部分，通常由永磁体或电磁体构成。
磁极的磁场与电流及铁芯的配置关系密切，利用磁场与电流之间的相互作用产生力矩，驱动转子旋转。
三、直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理基于电磁感应和洛伦兹力的相互作用。
3.1 电场的形成当直流电源施加在定子绕组上时，形成一个稳定的电场，其中正极与负极分别集中在不同的磁极上。
3.2 磁场的形成当电流通过定子绕组时，由于右手定则的作用，形成由南极到北极的径向磁场。
3.3 力矩的作用由于直流电流通过转子绕组，根据洛伦兹力的作用，电流与磁场之间会产生力矩。
这个力矩作用在转子上，引起转子旋转。
3.4 换向器的作用直流电动机的换向器可以改变电流的方向，使得转子在力矩作用下不断旋转。
四、直流电动机的应用4.1 工业应用直流电动机广泛应用于工业生产中的机床、起重机械等设备中。
由于其转速范围广、起动力矩大等特点，能够满足不同环境下的工艺要求。
4.2 交通运输应用直流电动机在交通工具中的应用也很广泛，如电动汽车、电动自行车等。
直流电动机能够提供持续的动力输出，为交通工具的驱动提供了便利。
4.3 家用电器应用一些家用电器中也采用直流电动机，如电动扫地机器人、电动工具等。
直流电动机的小巧、高效特点使得家用电器更加智能、方便。
五、直流电动机的优缺点5.1 优点•转速范围广：直流电动机的转速范围从静止到高速均可调节。
直流电动机
直流电枢绕组
2 1 3 4
1
A
2
3
4
B
A
8 7
B
5
8
7
6
5
6
结论：整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路。
２、分类
转子电枢
M — (a) 他励式
M — (b) 并励式
励磁线圈
M — (c) 串励式
(
M — (b) 并励式
M — (c) 串励式
M — (d) 复励式
+
他
励
Ia
M
If
+ Uf
+ U
直流电动机的用途
8.1 直流电动机的构造
定子、转子
直流电动机的结构
1、定子（磁极）：产生磁场
主磁极：由铁心和励磁线圈组成，用于产生一个恒定 的主磁场； 换向磁极：安装在两个相邻的主磁极之间，它的作用 是改善电机的换向； 电刷：是通过与换向器之间的 滑动接触，把直流电压、直流 电流引入或引出电枢绕组。 机座：固定主磁极等部件，同 时也是磁路的一部分。
永磁直流电机
做电源用的直流发电机
直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂， 维修也不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较 大，因此，对调速要求较高的生产机械或者需要较大 起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。
应用： 轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨 床等调速范围大的大型设备；用蓄电池做电源的地 方，如汽车、拖拉机等；家庭：电动缝纫机、电动 自行车、电动玩具；
定子铁心和绕组
（2）转子 又称电枢，包括电枢铁心和电枢绕组、换向器、转轴、 风扇等。 电枢铁心上冲有槽孔，槽内放电枢绕组，电枢铁心也 是直流电动机磁路的组成部分；
直流电动机
Ea=CeΦn
Ce= pN/60a
Te=CtΦIa
Ct=9.55Ce
二、直流电动机的种类和铭牌
1、直流电动机的分类 直流电动机按产生磁场的方式来进行区分，分为 两大类：他励和自励。 他励是指通入电动机定子中，产生磁场的电流If 与通入电动机转子，产生转矩的电流Ia分别由两个电 源提供。 他励的特点是,励磁电流If 的大小与电枢电压U及负载等 参数无关。若U=Uf，则他励 电动机与并励电动机性能相 同。
Ia = IN－If =155－1.765 = 153.235 A
Rf ＝
UN If
＝
220 1 . 765
= 124 . 6 W
Ea=UN－IaRa=220－153.235×0.1=204.68 V
一台并励直流电动机， 电源电压UN=230 V时， 电枢电流IN=60 A， 电枢电组Ra=0.1 Ω， Φ=0.08 Wb， Ce=2.5， 求电枢反电势Ea及此时的转速n。
Ec
a Eab b
Ea Eb
C
x
y
(a)接线图
图4-25 Yy0联结组别的接线图和相量图
直流电动机
直流电动机
直流电机可分为直流发电机和直流电动机两大类。 将机械能转化为电能的直流电机是直流发电机，将电 能转化为机械能的直流电机是直流电动机。直流电机 具有良好的调速性能、较大的起动转矩和过载能力， 一般应用于对起动和调速要求较高的场合。另外，结 构复杂、成本较高、维护较困难是直流电机的不足之 处。
反转方法 1.改变电枢电流方向，励磁电流方向不变； 2.改变励磁电流方向，电枢电流方向不变。 即：单独改变电枢绕组或单独改变励磁绕组的接线。 注意：反转瞬间，电枢电流很大，应该采取措施限流。 同时改变电枢和励磁绕组的接线，则电枢电流和励磁电流的 方向将同时改变，电动机的电磁转矩的方向不变，电动机的转 速也不变。交、直流两用电动机的工作原理就是以此为依据的。 交、直流两用电动机实际上是一台直流电动机，使用时若电源 为交流电，则转向仍然不会发生变化。
直流电机
• 直流发电机
• 直流电动机 额定转矩
额定转矩TN单位：N.m; 额定功率PN的单位：W
• • • •
1. 他励发电机 这种发电机的励磁电流是由另一直流电源单独供电的 。 2. 自励发电机 发电机的励磁电流由电机电枢提供，它又可分为如下三类。
• (1)并励发电机 • 励磁绕组与电机电枢两端并联连接，由发电机本 身发出的端电压提供励磁电流。 • (2) 串励发电机 • (3) 复励发电机 • • 此外，有些直流电机是用永久磁铁来产生磁场的， • 称为永磁式直流电机。
2. 转子部分
定子由主磁极、换向极、机座和电刷装置
机械能与电能相互转换的 枢纽，因此称作电枢。 电枢主要包括电枢铁心、电枢绕组、换 向器等。
1—轴承；2—轴；3—电枢绕组；4—换向极绕组；5—电枢铁心；6— 7—刷杆座；8—换向器；9—电刷；10—主磁极；11—机座；12—励磁绕组； 13—风扇；14—前端盖
1 - 5 生产机械的机械特性
• 一、生产机械的机械特性 所谓生产机械的机械特性，是指同一轴上负载静阻转 矩和转速之间的函数关系。 可在同一直角坐标系中作出电动机的机械特性和生 产机械的机械特性，用运动方程式对传动系统的运行状 态进行分析。
(一) 恒转矩型机械特性 恒转矩型负载的特点是负载转矩与转速的大小无关，是一常数。 1. 摩擦性恒转矩负载
通过，使定子铁心产生固定磁场，
即定子的主要作用是产生主磁场。
2— 电枢绕组：在固定的磁场中 旋转，主要作用是产生感应电动 势或产生机械转矩，实现能量的 转换。 3—电刷
4—换向片
3、4—换向器：电刷固定不动，换向片与电枢绕组一起旋转， 主要作用对发电机而言是将电枢绕组内感应的交流电势转换成电
第一章直流电机
《电机及拖动基础》直流电机
例1-3 一台直流发电机， PN=10KW，UN=230V， nN=2850r/min，N=85%。求其额定电流和额定负 载时的输入功率。 。
解
IN PN U
N
10 10 230
3
A 43 . 48 A
P1
PN
N
10 10 0 . 85
3
W 11760 W 11 . 76 kW
势的单位为V。 可见：对已制成的电机, Ea正比于每极磁通和转速n；
另：转矩常数CT与电势常数Ce之间有固定的比值关系：
CT／Ce＝(N· p/2a)/(N· p/60a)=9.55
《电机及拖动基础》直流电机
例1-6 一台直流发电机，2p=4，电枢绕组为单叠绕组， 电枢总导体数N=216，额定转速nN=1469r/min，每极磁 通Φ =2.2× 10-2Wb，求： 1）此发电机电枢绕组的感应电动势。 2）此发电机若作为电动机使用，当电枢电流为800A 时，能产生多大电磁转矩？ 解
《电机及拖动基础》直流电机
例1-4 一台直流电动机，PN=17KW，UN=220V， nN=1500r/min，N=83%。求其额定电流和额定负 载时的输入功率。 解
IN PN U N N 17 10
3
220 0 . 83
3
A 93 . 1 A
P1
PN
N
17 10 0 . 83
《电机及拖动基础》直流电机
二、直流电机的基本结构
直流电机的径向剖面示意图
直流电机的结构图
1-电枢铁心 2-主磁极 3-励磁绕组 4电枢齿 5-换向极绕组 6-换向极铁心 7-电枢槽 8-底座 9-电枢绕组 10-极 掌(极靴） 11-磁轭（机座）
直流电机
一台直流电机作为
电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋 转，拖动生产机械旋转 ，输出机械能；
电能转换为机械能
发电机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流 电动势，作为直流电源，输出电能。
机械能转为电能
注意：不要孤立的看待发电机和电动机问题
二、直流电机的结构
（一）直流电机的静止部分（定子） 1、主磁极
E U Ra Ia 110 0.04 234 100.6 V
7.5 并励（他励）电动机的起动 与反转 起动
直流电动机不允许在额定电压UN下直接起动。 1. 起动问题： (1) 起动电流大 起动时,n =0 E K E n 0 UN I ast (10 ~ 20) I a N Ra Iast太大会使换向器产生严重的火花,烧坏换向器； (2) 起动转矩大
T2: 机械负载转矩 T0: 空载转矩
T KT ΦIa
Ia
U Ea Ia Ra
达到新的平衡点(Ia 、 P入) 。
第四节 直流电动机的机械特性
特点: 励磁绕组与电枢并联 由图可求得
U E I a Ra U If Rf
I
+ E M Ia _ +
UE If Ia Ra
系。
-
+
-
+
他励式
并励式
并励绕组
-
+
-
+
串励绕组
串励式
复励式
按照上面的描述，存在如下四种情况：
1、他励直流电机——励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而是由 其他直流电源对励磁绕组供电。
2、并励直流电机——励磁绕组与电枢绕组并联。
《直流电动机》课件
电动工具
直流电动机可以作为电动 工具的驱动，如电钻、电 锯等。
家用电器控制
直流电动机还可以用于控 制家用电器，如电饭煲、 微波炉等电器的开关和调 节。
05 直流电动机的优缺点
优点
结构简单
直流电动机的结构相对简单， 主要由定子、转子和励磁绕组 组成，使得其制造成本和维护
成本较低。
控制精度高
直流电动机的转速与输入电压 成正比，可以通过精确控制输 入电压或电流来达到高精度的 速度控制。
市场发展前景
工业自动化
随着工业自动化程度的提高，直 流电动机作为重要的动力设备，
其市场需求将进一步扩大。
新能源汽车
新能源汽车的快速发展将带动直 流电动机市场的增长，如电动汽 车、混合动力汽车等都需要大量
直流电动机作为动力系统。
智能家居
智能家居市场的不断扩大也将为 直流电动机带来新的应用场景， 如智能吸尘器、智能扫地机器人
步进电动机
总结词
步进电动机是一种将数字脉冲信号转换为旋转运动的装置，常用于自动化控制系统中。
详细描述
步进电动机的定子上安装有多相励磁绕组，而转子上安装有多个小齿。当给定一个脉冲 信号时，步进电动机的转子会转动一个固定的角度，其转速和方向取决于输入脉冲的频 率和相序。步进电动机具有较高的定位精度和可靠性，因此在许多自动化控制系统中得
《直流电动机》PPT课 件
目录
Contents
• 直流电动机简介 • 直流电动机的结构 • 直流电动机的分类 • 直流电动机的应用 • 直流电动机的优缺点 • 直流电动机的发展趋势与未来展望
01 直流电动机简介
直流电动机的定义
总结词
描述直流电动机的基本概念和定 义。
直流电动机分类
直流电动机分类直流电动机是一种常见的电机类型，广泛应用于工业生产和家庭用电等领域。
根据不同的分类标准，直流电动机可以分为多种类型，包括励磁方式、结构形式和应用场景等方面。
本文将以这些分类为主线，介绍直流电动机的相关知识。
一、按励磁方式分类直流电动机根据励磁方式的不同可以分为自励直流电动机和非自励直流电动机两种类型。
1. 自励直流电动机自励直流电动机是指通过自身产生磁场来实现励磁的电动机。
根据励磁回路的不同，自励直流电动机可进一步分为串激直流电动机、并激直流电动机和复合励磁直流电动机。
（1）串激直流电动机串激直流电动机的励磁线圈串接在电动机的电枢回路中。
它的特点是励磁电流与电动机负载电流一样，随着负载的变化而变化。
串激直流电动机在启动和低速运行时具有较高的起动扭矩，适用于需要大起动转矩的场合。
（2）并激直流电动机并激直流电动机的励磁线圈与电动机的电枢回路并联。
它的特点是励磁电流独立于负载电流，可以通过外部电源单独调节。
并激直流电动机在运行过程中可以实现励磁电流的调节，具有较好的调速性能。
（3）复合励磁直流电动机复合励磁直流电动机是串激直流电动机和并激直流电动机的结合体，既可以通过电枢回路提供励磁磁场，也可以通过外部电源提供励磁电流。
复合励磁直流电动机综合了串激电动机和并激电动机的优点，具有较好的起动性能和调速性能。
2. 非自励直流电动机非自励直流电动机是指励磁磁场通过外部电源提供的电动机。
根据外部电源的不同，非自励直流电动机可分为恒流励磁直流电动机和恒压励磁直流电动机。
（1）恒流励磁直流电动机恒流励磁直流电动机通过控制励磁电流的大小来实现恒定的励磁磁场。
它的励磁电流不随负载电流的变化而变化，适用于对励磁磁场要求较高的场合。
（2）恒压励磁直流电动机恒压励磁直流电动机通过控制励磁电压的大小来实现恒定的励磁磁场。
它的励磁电压不随负载电流的变化而变化，适用于对励磁电流要求较高的场合。
二、按结构形式分类直流电动机根据结构形式的不同可以分为平差铁心直流电动机、内转子直流电动机和外转子直流电动机三种类型。
直流电动机
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行
2．直流电动机的反转
永磁式直流电动机，把电变励磁绕组或者 电枢绕组接线方式来改变转向。
并励电动机，采用电枢绕组反接的方法来实现 反转。将电枢反接的同时必须连同换向磁极绕 组一起反接，以达到改善换向的目的。
3．直流电动机的调速 （1） 调压调速 （2） 调磁调速 （3） 调节电枢电阻调速
4．直流电动机的制动 直流电动机的制动方法可分为机械制动和 电气制动，其中电气制动又可以分为三种： 能耗制动、反接制动和回馈制动。
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行
3. 直流电动机的机械特性
1、他励（并励）式直流电动机的机械 特性曲线接近于水平线，称之为硬机械 特性。
2、串励式电动机的工作磁通随负载变化， 称之为软机械特性。
3、复励式直流电动机的机械特性介于 两者之间。
•1.2直流电动机的运行
1．直流电动机的起动
直流电动机的起动电流很大，可达额定电流 的10～20倍。直流电动机不允许直接起动。 （1）电枢串电阻起动 （2）降压起动
直流电动机
•1.1直流电动机的工作原理
1．直流电动机的用途、结构和分类
直流电动机一般按励磁方式（即励磁绕组的供电方式）进行分 类，可分为他励直流动机、并励直流电动机、串励直流电动机 和复励直流电动机纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行
2. 直流电动机的运行原理
直流电动机借助电刷和换向器的作用，把电源的直流电 转变为电枢绕组中的交流电，保持电磁转矩的方向不变， 确保直流电动机朝一定的方向连续旋转。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
P 1
N
PN
200 kW 222.2kW 0.9
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
• [例1-2] 一台直流电动机额定数据如下：PN＝160kW， UN=220V，nN＝1500r/min，ηN＝90％，求额定电流和输 入功率各为多少?
• 解：
PN N U N I N
IN PN 160103 A 808A NU N 0.9 220
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
• 1.1.2 直流电机的工作原理 • 1．直流发电机的工作原理
（1）需要原动力； （2）右手定则； （3）A极始终为正； （4）为外部提供电能；
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
• 2．直流电动机工作原理
（1）需要电源； （2）左手定则； （3）电磁力始终自左到右； （4）为外部提供机械能；
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
1.1 直流电机的结构和工作原理
• 1.1.1 直流电机的结构
• 直流电机主要由定子和转子(电枢)两大部分构成。 • 定子的主要作用是产生主磁场并作为机械支撑，它主要由 主磁极、换向磁极、机座和电刷装置组成。转子的作用是 产生感应电动势和电磁转矩，它主要由转子铁心、转子绕 组、换向器、转轴和风扇组成。直流电机的径向示意图如 图1-1所示。
P p 2 1 P P 1 2 p
上一页 下一页 下一页 返回
• P1=P2+ pcua + pj + pFe + pad= P2 +Σp
课程：《电机与电气控制》
1.3.2 直流电动机的机械特性
• 电动机的机械特性主要是描述电动机的转速n与其电磁转 矩Te之间的关系，通常用n＝f(Te)曲线表示。 1．他励电动机的机械特性 Ra U n T 2 e Ce CeCT 2．他励直流电动机的固有机械特 性 在U＝UN，Ø＝ØN和Rad=0的条 件下，电动机的机械特性称为固有 机械特性。根据固有特性的定义， 可得固有特性方程式为 UN Ra n T n0 Te 2 e Ce ØN CeCmØN
1—刷握 2—电刷 3—压紧 弹簧 4—汇流条
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
5. 转子铁心
转子铁心是电机主磁路的一部分。 为了减少损失，提高电机的效率， 铁心一般用硅钢片叠压而成。
6. 转子绕组
转子绕组使直流电机结构中重要 而复杂的部分，感应电动势、电 流和电磁转矩的产生、机械能和 电能的相互转换都在这里进行
Ce ØN CeCm ØN
课程：《电机与电气控制》
3）改变磁通Ø时的人为机械特性 一般电动机在额定磁通下 运行时，电动机的磁路已接近饱和，因此，改变磁通实际上 只能减弱磁通。在U＝UN，R=Ra，减弱磁通时的人为机械 UN Ra 特性方程式为 n Te
Ce Ø CeCm Ø2
上一页 下一页
Te Te
P 1
N
PN
160 kW 177 .8kW 0.9
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
1.3 直流电动机的基本平衡方程式和机 械特性
• 1.3.1 直流电动机的基本平衡方程式
• • • • • • 1．电动势、转矩平衡方程式 U=Ea+IaRa Te=Tc=TL+T0 2．功率平衡方程式 P1= Pm +pcua Pm = P2+p0
U N Ea U N Ce Øn Ia Ra Ra
上一页 下一页 返回
• 全压启动的主要危害 • 转子绕组绝缘损坏，甚至烧断绕组；换向火花增大，烧坏 换向器；对电源造成很大的冲击，波及同一电网上的其他 设备。另外，直接起动时的起动转矩为Tst=Cm Ø Ist • 由于起动电流Ist本身很大，所以起动转矩也很大，较大的 起动转矩对电动机的机械传动部分产生很大的冲击力，造 成机械性损伤。因此，只有容量很小的电机，才采用全压 起动。稍大容量的电动机起动时必须采取措施限制起动电 流。
概述
• 直流电机是直流发电机和直流电动机的总称。直流电机是 可逆的，即一台直流电机既可作为发电机运行，又可作为 电动机运行。当用作发电机时，将机械能转换为电能；当 用作电动机时，将电能转换为机械能。直流发电机和直流 电动机在结构上没有差别。 • 直流电动机和交流电动机相比，具有良好的起动性能和调 速性能，因此广泛应用于对调速性能要求较高的机械设备 上，如矿井卷扬机、挖掘机、大型机床、电力机车、船舶 推进器、纺织及造纸机械等。
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
3. 机座
机座通常由铸钢或厚钢板焊成。 它有两个作用： 一是用来固定主磁极、换向极和端盖； 二是作为磁路的一部分。机座中有磁 通经过的部分称为磁轭。
4. 电刷装置
电刷装置的作用是用来固定电刷， 并使电刷与旋转的换向器保持滑 动接触，将转子绕组与外电路接 通，使电流经电刷输入转子或从 转子输出。
直流电机的额定值主要有： • 1.额定功率PN：指电机在铭牌规定的额定运行状态下的输 出功率，以W为单位，若>1KW或1MW时，则以KW、 MW为单位。 • 2.额定电压UN：指额定运行状况下，直流发电机的输出电 压或者直流电动机的输入电压，单位为V • 3.额定电流IN：额定负载时允许电机长期输入（电动机） 或输出（发电机）的电流，单位为A • 4.额定转速nN：电机在额定电压和额定负载时的旋转速度， 单位为 r / min
上一页 下一页 返回
课程：《电机与电气控制》
图1-8 直流电机的励磁方式 a) 他励 b)并励 c)串励 d)积复励 e)差复励
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
1.2.2 直流电机的铭牌
• 为了保证电机安全而有效地运行，电机制造厂都对它所生产的电机 工作条件加以规定。电机按制造工厂规定条件工作的情况，叫额定 工作情况。表征电机额定工作情况的各种数据叫做额定值。这些数 据都列在电机的铭牌上，是使用和选择电机的依据，因此使用前一 定要做详细了解。某直流电机的铭牌数据见表1-1。
上一页 下一页 返回
课程：《电机与电气控制》
他励直流电动机的固有机械特性 上一页 下一页 返回
课程：《电机与电气控制》
3．他励直流电动机的人为机械特性 在固有机械特性方程 式中，当电压U、磁通Ø 、转子回路电阻中任意一个参数 改变而获得的特性，称为直流电动机的人为机械特性。 1）转子回路串接电阻Rad时的人为机械特性 在U＝UN， Ø ＝Ø N，R=Ra+Rad，即在保持电压及磁通不变的条件下， 转子回路串接电阻Rad时，人为机械特性方程式为
1－极靴 2－转子齿 3－转子 槽 4－励磁绕组 5－主磁极 6－磁轭 7－换向 极 8－换向极绕组 9－转子绕组 10－转子铁心 11－地脚
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
1. 主磁极
主磁极的作用建立主磁场，它主 要由主磁极铁心和绕组组成。
2. 换向磁极
换向磁极的作用是产生附件磁场， 用以改善换向，使电动机运行时 电刷不产生有害的火花。它由换 向极铁心和换向极绕组组成。
课程：《电机与电气控制》
第1章 直流电机
课程：《电机与电气控制》
目录
• 1.1 直流电机的结构和工作原理 • 1.2 直流电机的励磁方式和铭牌
• 1.3 直流电动机的基本平衡方程式和机械特性
• 1.4 直流电动机的起动和反转 • 1.5 直流电动机的调速 • 1.6 直流电动机的制动
上一页
下一页
课程：《电机与电气控制》
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
• [例1-1] 一台直流发电机的额定数据如下：PN＝200kW， UN＝230V，nN＝1450r /min，ηN＝90％，求该发电机的额 定电流和输入功率各为多少? • 解：
PN U N I N
IN
PN 200103 A 869.6 A UN 230
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
4. 直流电机的转子电动势
每 BLv
Ea Cen
F BIL
5. 直流电机的电磁转矩
每根导体所受的电磁力 电磁转矩
Te CmI a
Cm 9.55Ce
上一页 下一页 返回
对同一台电动机
课程：《电机与电气控制》
直流电动机 型号 结构类型 功率 电压 电流 转速 标准编号 30kW 220V 160.5A 750r/min JB1104-68 Z3-95 产品编号 励磁方式 励磁电压 工作方式 绝缘等级 重量 出厂日期 7009 他励 220V 连续 定子B转子B 685kg 年 月
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
上一页
下一页
返回
课程：《电机与电气控制》
7. 换向器
换向器是由多个相互绝缘的换向 片组成，如图所示。 换向器的作用： 在直流电动机中，它将电刷两端 的直流电转换为绕组内的交流电； 在直流发电机中，它将绕组内的 交变电动势转换为电刷两端的直 流电压。
8. 转轴
转轴是支撑转子铁心和输出（或 输入）机械转矩的部件，它必须 具有足够的刚度和强度，以保证 负载时气隙均匀及不断裂。
UN Ra Rad n T 2 e Ce ØN CeCm ØN
TeN Te
转子串电阻时人为机械特性 上一页 下一页 返回
• 2）改变转子电压时的人为机械特性 在Ø ＝Ø N，R=Ra的 条件下，改变转子电压U时的人为机械特性方程式为 • Ra U n Te n0 Te 2