直流电机的发展史PPT课件
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第五篇直流电机-PPT精选
2、直流电动机的工作原理： 从以上分析可见，在直流电动机中，线圈中 的电流是交变的，但产生的电磁转矩方向是 恒定的。
2020/8/2
2020/8/2
• 3、直流电机的可逆性： 一台直流电机原则上既可以作为电动机运行 ，也可以作为发电机运行，只是外界条件不 同而已。如果用原动机拖动电枢恒速旋转， 就可以从电刷端引出直流电动势而作为直流 电源对负载供电；如果在电刷端外加直流电 压，则电动机就可以带动轴上的机械负载旋 转，从而把电能转变成机械能。这种同一台 电机能作电动机或作发电机运行的原理，在 电机理论中称为可逆原理。
第5篇 直 流 电 机
第17章 直流电机的工原理和主要 结构
2020/8/2
• 1.1.1直流电机的主要结构： 如图所示，
2020/8/2
2020/8/2
直流电机由静止的部分定子和旋转的部分 转子两大部分构成：
1、定子部分：定子包括机座、主磁极、换向 极和电刷装置等。
1）主磁极：在大多数直流电机中，主磁极是 电磁铁，为了尽可能的减小涡流和磁滞损 耗，主磁极铁心用1～1.2mm厚的低碳钢板 叠压而成。整个磁极用螺钉固定在机座上 。
• 3．额定电流 I N（A）; • 4．额定转速 n N（r／min）；
• 5．励磁方式和额定励磁电流 I fN（A）
2020/8/2
注意：额定容量，对直流发电机来说，是指 电刷端输出的电功率，对直流电动机来说 ，是指轴上输出的机械功率。
• 所以，直流发电机的额定容量为：
PN UNIN
• 而直流电动机的额定功率为：
2020/8/2
• 1.1.3直流电机的额定值： 为了使电机安全可靠地 工作，且保持优良的运行性能，电机厂家根据国 家标准及电机的设计数据，对每台电机在运行中 的电压、电流、功率、转速等规定了保证值，这 些保证值称为电机的额定值。直流电机的额定值 有：
2020/8/2
2020/8/2
• 3、直流电机的可逆性： 一台直流电机原则上既可以作为电动机运行 ，也可以作为发电机运行，只是外界条件不 同而已。如果用原动机拖动电枢恒速旋转， 就可以从电刷端引出直流电动势而作为直流 电源对负载供电；如果在电刷端外加直流电 压，则电动机就可以带动轴上的机械负载旋 转，从而把电能转变成机械能。这种同一台 电机能作电动机或作发电机运行的原理，在 电机理论中称为可逆原理。
第5篇 直 流 电 机
第17章 直流电机的工原理和主要 结构
2020/8/2
• 1.1.1直流电机的主要结构： 如图所示，
2020/8/2
2020/8/2
直流电机由静止的部分定子和旋转的部分 转子两大部分构成：
1、定子部分：定子包括机座、主磁极、换向 极和电刷装置等。
1）主磁极：在大多数直流电机中，主磁极是 电磁铁，为了尽可能的减小涡流和磁滞损 耗，主磁极铁心用1～1.2mm厚的低碳钢板 叠压而成。整个磁极用螺钉固定在机座上 。
• 3．额定电流 I N（A）; • 4．额定转速 n N（r／min）；
• 5．励磁方式和额定励磁电流 I fN（A）
2020/8/2
注意：额定容量，对直流发电机来说，是指 电刷端输出的电功率，对直流电动机来说 ，是指轴上输出的机械功率。
• 所以，直流发电机的额定容量为：
PN UNIN
• 而直流电动机的额定功率为：
2020/8/2
• 1.1.3直流电机的额定值： 为了使电机安全可靠地 工作，且保持优良的运行性能，电机厂家根据国 家标准及电机的设计数据，对每台电机在运行中 的电压、电流、功率、转速等规定了保证值，这 些保证值称为电机的额定值。直流电机的额定值 有：
直流电机ppt
电刷
换向器
直流电源(-)电刷换向器线圈工作原理
电刷
由左手定则，通电线
+
F N
I
圈在磁场的作用下， U
将受到力的作用，使
F I
线圈逆时针旋转。
–
S
换向片
图1-2 电枢线圈旋转方向示意图
电刷与电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电 流向里，下半边的电流向外。电刷压在换向片上。
基本结构
图1-3 直流电机剖面图
作用：整流或逆变的作用 构成：由许多具有鸽尾形的换向片叠成
直流电机的额定值
PN ：电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机输出功率。 对电动机而言，指轴上的输出机械功率。
U N ：额定状态下，电枢出线端电压。 IN ：电机在额定电压下运行，输出功率为额定功率时，电机
的线电流。 nN ：额定状态下运行时转子转速。
a) 电枢反应增磁
b) 电枢反应去磁
图2-3 电刷不在几何中性线上时，电枢磁动势的直轴分量
三、直流电动机基本方程
电压平衡方程
U E Ia Ra
E Cen
U ：外加电压 Ra: 绕组电阻
Ra
+
+
Ia
U
ME
–
–
图3-1 稳态运行时直流电机电路图
以上两公式反映的概念：
(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。
工作特性
转矩特性：Te f (P2 )
Te
T0
T2
T0
P2
：转子机械角速度
转矩特性基本呈线性关系；实
际上，P2 增大时，转速略有下 降，故曲线将略微向上弯曲。
直流电动机的原理及特性PPT课件(2024版)
a)—电枢铁心 冲片
b)—电枢铁心
第8页/共73页
2.1.1 基本机构——2.转子部分
（2）电枢绕组：电枢绕组是 由许多按一定规律联接的 线圈组成，它是直流电机 的主要电路部分，也是通 过电流和感应电动势，从 而实现机电能量转换的关 键性部件。
1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘
1
符号含义：H 平均磁场强度，l 平均计算长度
气隙
t 电枢齿 a 电枢轭 m 主磁极 j 定子轭
第34页/共73页
直流电机的空载磁化特性曲线
空载磁化特性曲线： 0 f (2Ff ) 或0 f (Ff ), 0 f (I f )
在额定状态下，电机往往工 作在饱和点附近，这样即可 以获得较大的磁通，又不致 需要太大的励磁磁动势，从 而可以节省铁心和励磁绕组 的材料。（线性分析方法）
第23页/共73页
2.2 直流电机的电枢绕组
2.1.1 单叠绕组
1.线圈的元件边及端接线（一个绕组原件就是一个线圈）
第24页/共73页
2.2 直流电机的电枢绕组
2.1.1 单叠绕组
2.单叠绕组的特点：元件的两个端子连接在相邻的两个 换向片上。 单叠绕组的所有的相邻元件依次串联，即后一元件的首 端与前一元件的末端连在一起，接到一个换向片上。最 后一个元件末端与第一个元件首端连接在一起，形成一 个闭合回路。
第40页/共73页
交轴电枢磁场的特点：
①. 电枢磁势Fa与主极磁势Ff互相垂直； ②. 电枢表面各点的电枢磁势Fa不等；在几何中性线处电枢磁势Fa最大，在极轴线处等于零，即Fa=0。 ③. 电枢磁密Bmax在几何中心线处的值不为零。
第41页/共73页
《直流电机》PPT课件
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T
暂时 T > TL
26
3.减小 调速的特点：
（1）调速平滑，可做到无级调速，但只能向上调， 受机械本身强度所限，n不能太高。
（2）调的是励磁电流（该电流比电枢电流小得多）， 调节控制方便。
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27
二、改变电枢电压调速
1.特性曲线
nn0n 其中
n0
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
KEΦ2
5
电刷
FE
+
N IE
U
F
I
–
S
换向片
由右手定则，线圈在磁场中旋转，将在线圈中 产生感应电动势，感应电动势的方向与电流的 方向相反。
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6
直流发电机
用右手定则判 感应电动势Ea的方向
E
+ Ia N
E
电枢绕组
U
电阻Ra
–
S
感应电动势
输出电压
EKn E
UE IaRa
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7
二、 直流电机的构成
产生磁通，称为励磁。
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9
根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的 直流电机又可细分为：
他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。
并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。
串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。
复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在 同一电源上。
E
K
Φn
E
T K T ΦI a
他励
nKUEΦKTK RaEΦ2T
即： nn0 n
其中
直流电机幻灯片
电压平衡方程
电流关系
转矩平衡：T = T2+T0
直流电动机运行特性
• 机械特性
R=0
直流电动机的转速随负载而变。
空载或轻载起动或运行时，发生并励励磁绕组断路， 磁通很小，而发生飞车。
直流电动机 的机械特性 与励磁方式 有关
• 机械特性
固有机械特 性：额定电 压、额定磁 通、R = 0
•改变直流电动机转向的方法
路用一逻辑信号的指令来改变电机各相绕组的导通顺序
第五章 各节要点
各节要点：
第一节：基本结构（电刷、换向器的作用）；铭牌数
据；励磁方式。
第二节：原理（AC/DC转换）；电势、转矩计算；电
刷位置；换向。
第三节：空载特性；自励起压过程、条件；外特性
（各种励磁曲线）。
第四节：机械特性（各种励磁）；转矩特性；起动、
起动方法：在保持最大励磁电流情况下，1.电枢回路串 电阻起动；2.降压起动。起动电流控制在1.5～2.0In。
注：1 .起动时，励磁磁场通常应该最大，才能减少起动 电流，并增加起动转矩；2 .电枢绕组串联的起动电阻不能采 用滑动变阻器，应采用分段切除的变阻器（∵大电流）。
3、无刷直流电动机
• 无刷电动机特点
• 无刷电动机的基本结构
一般由三部分组成：电动机本体、转子位置传感 器和电子换向开关线路。
• 电动机本体
• 转子位置传感器——电磁式
5-19
• 转子位置传感器——光电式
5-20
• 转子位置传感器——磁敏式
5-22
• 无刷直流电动机基本原理
• 无刷直流电动机正反转控制方法
永磁式有刷直流电动机的反转运行是由改变电枢两端与电源的极 性连接来实现的。由于无刷直流电机的电力电子元件导电具有单 向性，不允许反接到电源上，因此不能简单的采用改变电源电压 的极性实现电机反转，反转的实现可采用以下几种方法： 1、将每相绕组两端接头互换，变换绕组中电流方向 2、改变位置传感器的输出电压信号，采用正反转两套位置传感器 3、逻辑门选通法，即电机传感器设计上有专门的考虑，在控制电
电流关系
转矩平衡：T = T2+T0
直流电动机运行特性
• 机械特性
R=0
直流电动机的转速随负载而变。
空载或轻载起动或运行时，发生并励励磁绕组断路， 磁通很小，而发生飞车。
直流电动机 的机械特性 与励磁方式 有关
• 机械特性
固有机械特 性：额定电 压、额定磁 通、R = 0
•改变直流电动机转向的方法
路用一逻辑信号的指令来改变电机各相绕组的导通顺序
第五章 各节要点
各节要点：
第一节：基本结构（电刷、换向器的作用）；铭牌数
据；励磁方式。
第二节：原理（AC/DC转换）；电势、转矩计算；电
刷位置；换向。
第三节：空载特性；自励起压过程、条件；外特性
（各种励磁曲线）。
第四节：机械特性（各种励磁）；转矩特性；起动、
起动方法：在保持最大励磁电流情况下，1.电枢回路串 电阻起动；2.降压起动。起动电流控制在1.5～2.0In。
注：1 .起动时，励磁磁场通常应该最大，才能减少起动 电流，并增加起动转矩；2 .电枢绕组串联的起动电阻不能采 用滑动变阻器，应采用分段切除的变阻器（∵大电流）。
3、无刷直流电动机
• 无刷电动机特点
• 无刷电动机的基本结构
一般由三部分组成：电动机本体、转子位置传感 器和电子换向开关线路。
• 电动机本体
• 转子位置传感器——电磁式
5-19
• 转子位置传感器——光电式
5-20
• 转子位置传感器——磁敏式
5-22
• 无刷直流电动机基本原理
• 无刷直流电动机正反转控制方法
永磁式有刷直流电动机的反转运行是由改变电枢两端与电源的极 性连接来实现的。由于无刷直流电机的电力电子元件导电具有单 向性，不允许反接到电源上，因此不能简单的采用改变电源电压 的极性实现电机反转，反转的实现可采用以下几种方法： 1、将每相绕组两端接头互换，变换绕组中电流方向 2、改变位置传感器的输出电压信号，采用正反转两套位置传感器 3、逻辑门选通法，即电机传感器设计上有专门的考虑，在控制电
《电机原理》直流电机PPT课件
绕组端部
图1-4 直流电机横剖面示意图
一、结构
1、定子
（1）主磁极 作用：产生直流磁场。 分类：永磁式、电磁式 电磁式的构成： ①铁心，由1～1.5mm厚的钢板冲压而成。 ②励磁绕组，通入的是直流电。
（2）换向极 作用：改善换向。1kW以上直流电机，几乎都安装换向极。 组成：换向极铁心和换向极绕组。换向极绕组与电枢绕组 串联。
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2
15 7 14 6 13
15
1
8
5
5
8
1 9
12
12 2 10 3 11 4
4
9
瞬时电路图
单波绕组的特点：
•同名磁极下各元件串联起来组成一条支路， 支 路对数a＝1，与磁极对数p无关。 •电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线， 支路电动势最大。 •电刷数量等于主磁极数（采用全额电刷）; •电枢电流 Ia＝2ia 。
二、直流电机的额定数据
1、额定容量PN：输出功率，单位kW。 直流发电机：PN＝UN· IN
直流电动机：PN＝UN· IN ·
2、额定电压UN：额定状态下出线端电压，单位V 3、额定电流IN：额定状态下出线端电流，单位A 4、额定转速nN： 额定状态下的电机转速，单位r/min 5、额定励磁电流
6、励磁方式
第一章 直流电机
1-1 直流电机的结构与工作原理
一、结构 1、定子 （1）主磁极： 作用：产生直流磁场。 分类：永磁、电磁 电磁铁构成： ①铁心，由1～1.5mm厚的钢板叠压而成。 ②励磁绕组，励磁绕组中通入的是直流电。 （2）换向极 作用：改善换向。1kW以上直流电机，几乎都安装换向极。 组成：换向极铁心和换向极绕组。换向极绕组与电枢绕组 串联。
电气工程概论第二章-直流电机PPT课件
的电压。
2021
18
计算题：
已知某直流电机额定工况下其转速 n = 1000r/min， 电枢开路电动势 Ea = 110V，扭矩 T = 250N·m，请 估算其额定电枢电流Ia。
2021
19
2021
17
(十一) 直流电机的额定值
（1）额定功率PN：对于直流发电机，指电机输出的功率；
对于直流电动机，指电机输出的机械功率。
（2）额定电压UN：电机额定运行时的输入或输出电压。 （3）额定电流IN：电机额定运行时能承受的电流。 （4）额定转速nN：电机额定运行时的转子转速。 （5）额定励磁电压UfN：保证电机额定运行的励磁绕组所需
4
(三) 直流电机的结构
直流电机主要包括转子和定子两大部分。转子是电机 的转动部分，定子是电机的静止部分。
1 定子：用来产生磁场和作为电机的机械支架，主要包括
主磁极、换向极、机座和电刷装置。
2021
5
2 转子：也称为电枢，用来产生感应电动势和电磁转矩， 实现能量的转换。主要包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、 转轴和风扇等。
2021
7
(七) 直流电机的电磁转矩
(八) 直流电机损耗和功率平衡
1 直流电机损耗分类
（1）机械损耗pmec，主要由轴承间的磨擦和电刷与换向器间
的摩擦产生。
（2）铁芯损耗pFe，由电枢铁芯产生的涡流损耗和磁滞损耗。 （3）励磁损耗pf，由励磁绕组电阻产生的损耗。 （4）负载损耗pa，电枢绕组的电阻损耗等。 （5）杂散损耗pad。
1）电枢回路串接电阻的人为机械特性：
2021
13
2）改变电枢端电压的人为机械特性：
3）改变气隙磁通Φ的人为机械特性(Rst＝0) ：
2021
18
计算题：
已知某直流电机额定工况下其转速 n = 1000r/min， 电枢开路电动势 Ea = 110V，扭矩 T = 250N·m，请 估算其额定电枢电流Ia。
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(十一) 直流电机的额定值
（1）额定功率PN：对于直流发电机，指电机输出的功率；
对于直流电动机，指电机输出的机械功率。
（2）额定电压UN：电机额定运行时的输入或输出电压。 （3）额定电流IN：电机额定运行时能承受的电流。 （4）额定转速nN：电机额定运行时的转子转速。 （5）额定励磁电压UfN：保证电机额定运行的励磁绕组所需
4
(三) 直流电机的结构
直流电机主要包括转子和定子两大部分。转子是电机 的转动部分，定子是电机的静止部分。
1 定子：用来产生磁场和作为电机的机械支架，主要包括
主磁极、换向极、机座和电刷装置。
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2 转子：也称为电枢，用来产生感应电动势和电磁转矩， 实现能量的转换。主要包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、 转轴和风扇等。
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(七) 直流电机的电磁转矩
(八) 直流电机损耗和功率平衡
1 直流电机损耗分类
（1）机械损耗pmec，主要由轴承间的磨擦和电刷与换向器间
的摩擦产生。
（2）铁芯损耗pFe，由电枢铁芯产生的涡流损耗和磁滞损耗。 （3）励磁损耗pf，由励磁绕组电阻产生的损耗。 （4）负载损耗pa，电枢绕组的电阻损耗等。 （5）杂散损耗pad。
1）电枢回路串接电阻的人为机械特性：
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2）改变电枢端电压的人为机械特性：
3）改变气隙磁通Φ的人为机械特性(Rst＝0) ：
01第1章直流电机-课件
第1章 直流电机
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.2 直流电动机的工作原理
二、直流电动机工作原理
当电枢旋转到右图所示位置时 原N极性下导体ab转到S极下，受力 方向从左向右，原S 极下导体cd转 到N极下，受力方向从右向左。该 电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。 线圈在该电磁力形成的电磁转矩作 用下继续逆时针方向旋转。
在额定电压下，运行于
出线端的平均电压 额定转速nN 额定功率时对应的电流
发电机：是指输出额定电压；
在额定电压、额定电流下，运
电动机：是指输入额定电压。 行于额定功率时对应的转速
第1章 直流电机
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.3 直流电机的铭牌数据
额定励磁电流 I fN
励磁方式
对应于额定电压、额定电流、额 定转速及额定功率时的励磁电流
指直流电机的励磁线圈 与电枢线圈的连接方式
此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。
电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定状 态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大于额 定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载 运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态 附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。
同直流发电机相同，实际的 直流电动机的电枢并非单一线圈， 磁极也并非一对。
第1章 直流电机
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.3 直流电机的铭牌数据
指轴上输出 的机械功率
电动机
额定功率PN
额定条件下电机
发电机
指电刷间输出的 额定电功率
所能提供的功率
电机学第2章直流电机课件
2.直流电机的基本结构
图2-5 电枢上装有6个线圈 (11′到66′)的情况
2.直流电机的基本结构
图2-7 直流电机剖面图
2.直流电机的基本结构
图2-8 主磁极
2.直流电机的基本结构
图2-9 电枢铁心
2.直流电机的基本结构
图2-10 电枢线圈
2.直流电机的基本结构
图2-12 换向器
3.励磁方式
2.并励电动机的运行特性
2.并励电动机的运行特性
图2-42 并励电动机的机械特性
2.并励电动机的运行特性
2.并励电动机的运行特性
2.并励电动机的运行特性
3.串励电动机的运行特性
图2-43 串励电动机的接线图
3.串励电动机的运行特性
3.串励电动机的运行特性
图2-44 串励电动机的工作特性
图2-14 直流电机的励磁方式 a)他励式 b)并励式 c)串励式 d)复励式
4.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，用千瓦(kW)表示。 (2)额定电压UN 指额定状态下电枢出线端的电压，以伏(V)表 示。 (3)额定电流IN 指电机在额定电压下运行、输出功率为额定功 率时，电机的线电流，以安(A)表示。 (4)额定转速nN 指额定状态下运行时转子的转速，以转/分(r/mi n)表示。
2.单叠绕组
2.单叠绕组
图2-19 单叠绕组展开图(2p=4,S=K= =16)
2.单叠绕组
图2-20 图2-19所示瞬间电枢绕组的电路图
3.单波绕组
3.单波绕组
图2-21 单波绕组的展开图(2p=4, =S=K=15) a)部分展开图 b)全部展开图
3.单波绕组
《直流电机》PPT课件 (2)
直流电机的元件嵌放在电枢铁心的槽中，为了便 于嵌线，每个元件的一个元件边放在某一槽的上 层(称为上元件边)，另一个元件边则放在另外一 槽的下层(称为下元件边).
元件数S=换向片数K =电枢槽数Z
绕组的连接方式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、 复波绕组、蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）
极距 ： 一对磁极在电枢表面所跨过的距离。
励磁绕组：各个主极上的励磁线圈组成励磁绕组， 各主极的励磁线圈常用串联方式联接，这样可以保 证各主极线圈的电流一致。主磁极在电机中总是成 对出现，其极性沿圆周是 N, S交替排列，因此串 联时，相邻两主磁极线圈中电流环绕的方向是相反 的。
2.换向 极 容量大于1kw 的直流电机，在 相邻两主磁极之间装设换向极， 它的作用是改善换向。换向极 形状比较简单，因此常用厚钢 板制成。有些电机的换向极也 要求用钢片绝缘后叠装而成。 换向极上装有换向极绕组，一 般由粗的扁铜线绕成，只有几 匝，换向极绕组总是与电枢绕 组串联的。
直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生 的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使 之从电刷端引出时变为直流电动势。
1.2.2 直流电动机工作原 理
产生力矩的两个必要条件
f Bi l sin( )N
①有磁场存在
励磁绕组通电流
②导体中有电流
电枢绕组加电压
作用在线圈上的电磁转矩为
T f D N.m
2
电磁转矩就是直流电动机 的驱动转矩。
直流电动机工作原理
N
＋
U
－
S
N
＋
U
－
S
线圈边切割磁力线会产生什么？
电磁关系
直流电
交流电
流
换向 流
电机学PPT课件-直流电动机
3
机电一体化设计
结合机械、电子、信息等多学科知识，进行直流 电动机的优化设计，实现高效、紧凑、可靠的设 计目标。
THANKS
感谢观看
电动车与新能源汽车
随着电动车和新能源汽车的普及，直流电动机作为动力源将得到 更广泛的应用。
智能家居与家电
直流电动机在智能家居和家电领域的应用将不断拓展，如智能吸 尘器、电动窗帘等。
直流电动机的创新研究
1 2
新材料与新工艺
研究新型材料和制造工艺，提高直流电动机的性 能和可靠性。
控制策略优化
研究先进的控制算法和策略，提高直流电动机的 响应速度和稳定性。
电机学ppt课件-直 流电动机
目录
• 直流电动机简介 • 直流电动机的特性 • 直流电动机的控制 • 直流电动机的常见故障与维护 • 直流电动机的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
直流电动机简介
直流电动机的基本结构
定子
固定部分，包括主磁极和换向器。
转子
旋转部分，由导电的电枢绕组和铁芯组成。
换向器
大。
转矩与磁通关系
02
在一定范围内，转矩与磁通成正比。但当磁通增加到一定程度
时，转矩增加趋缓。
转矩与转速关系
03
在一定转速范围内，转矩与转速成反比。转速越高，转矩越小
。
直流电动机的机械特性
机械特性方程
直流电动机的机械特性方 程表示了电动机的转速、 转矩和电源电压之间的关 系。
固有机械特性
固有机械特性是指在一定 励磁电流和电枢电压下的 机械特性。
当电机发生缺相故障时，自动切断电源，防 止电机因缺相而损坏。
04
CATALOGUE
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。
直流电动机说课课件
Commutation Diagram （换向图）
Back-EMF 's Waveform （反电势波形）
Back-EMF Sensing( 反电势检测）
Back-EMF Detection( 反电势检测）
Block Dirgram of Back-EMF Detection （反电势检测方块图）
无位置传感器无刷直流电机控制（ 11）
? 启动方法
– 开环启动 – 利用已知的初始位置 – 询问启动法 – 电流注入法 – 凸极电感法
无位置传感器无刷直流电机控制（ 12）
? 开环启动技术简介
– 在采用反电势法时，电机转子的位置是通过检 测未通电相的反电势得到，但在电机转速较低 或没有转动时，没有反电势或反电势幅值太小 而无法得到希望的结果，因此在启动时就不能 利用反电势来检测转子的位置。
– 加速 定位完成后，控制器按照正常运行时的导 通组合，从某个状态开始给定子绕组施加信号， 在保证不失步的前提下，逐步提高施加的电压。
– 运行状态切换 在外同步的状态下，控制器同时 按规则读取反电势，计算过零点、电机的速度。 当反电势稳定可靠时，将外同步切换到自同步的 状态。至此电机的启动完成。
Sensorless BLDC Drive –Block Diagram (驱动方框图）
– 现在使用比较多的是所谓“三段式”启动方法， 此方法是按照他控式同步电动机的运行状态从 静止开始加速，直到转速足够大，再切换至无 刷直流电机运行状态，包括转子定位、加速和 运行状态切换三个阶段。
无位置传感器无刷直流电机控制（ 13）
? 三段式启动技术
– 定位 可以先把定子某两相绕组导通并控制其电 流，经过一段时间后使转子转到一个预知的位置。
《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。
第2章直流电机(一)[1]PPT课件
![第2章直流电机(一)[1]PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/fc67e2deddccda38366baf06.png)
2、额定电压U N 额定状态下电枢出线端的电压( V )。
3、额定电流 I N 在 PN、UN下,电机出线的电流( A )。
54、、额额定定励转磁速电n N流在I f
PN、UN、IN下转子的转速(
N
r
m in
)。
6、额定励磁电压 U
除此之外，还有
(仅对他励直流电机)
f N N
、T N
、 N 励磁方式等。
作用：磁路的一部分，嵌放电枢绕组。
2、电枢绕组 将许多由绝缘导线绕制成的线圈按一定 规律联结而成。
作用：产生感应电动势和通过电流，实现机电能 量转换。
3、换向器(整流子)
内蒙古工业大学
由许多换向片之间彼此绝缘 做在一个圆柱上同转子一起 转动。
发电机：将绕组中的交变电动势转换为电刷上的直流 电动势。
右行(不交叉绕组)
14 15 1 左行(交叉绕组)
可见，后一个元件紧迭在前一个元件上，取名为迭 绕组；两个大学
①极距 相邻两个磁极的中心线在电枢表面之间的距离。
弧长表示 D
2P D 是电枢直径，P 是极对数(N，S)。
槽数表示 Q
②节距
SK16 。
y1 4
y yC 1 y2 y1y3
电动机 PNUNINN 发电机 PN UNIN
内蒙古工业大学
例：一台 Z 2 型直流电动机 P N 1 6 0 k W ,U N 2 2 0 V , N 90% ,nN1500rmin， 求该电动机的输入
功率及额定电流是多少？
解： P 1 P N N 1 6 00 .9 1 7 7 .9 k W
2P
a）第一节距 y 1
同一元件的两个有效边在电枢表面上跨过的槽数。
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7
爱迪生
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8
直流电机理论的发展
1、在电路理论方面，1845年，德国科学家基尔霍夫(G．R．Kh'chhofO 提出了著名的基尔霍夫电路定律。
2、在直流电机基础理论探索方面，1838年，楞次阐明了电机的可逆 性原理，使发电机的研究和电动机的研究殊途同归 3、1 866年～ 1 867年初，瓦里(C．F．Varley)、惠斯通和W 西门子先 后发现直流电机自励原理，为直流电机的大型化和实用化奠定了基础；
个电机专利。
1839年雅可比进行电动轮船实验。这是人类历史上第一次电动机实际应用的大型 试验，它打开了电动机应用的大门。
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4
2、直流发电机
1831年法拉第发现电磁感应定律，并制成第一台圆盘 式单极直流发电机。
1 832年皮克西制成永久磁铁手摇直流发电机，它是世 界上首台报导制造的直流发电机。
1 845年惠斯通制成首台电磁铁励磁的直流发电机(以前 用永久磁铁)。
机中广泛采用： k为早期格拉姆(Gramme)型；
l为郎德尔(Lundel1)型，一个线圈，曾用于小型
直流电机中。
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15
电刷
早期直流电机换向器的电刷均为铜片电刷，这种电刷较硬，对换向器磨损大， 而且摩擦损耗大，电刷的振动、火花等均比较严重。后来改进采用具有弹性 的铜片电刷、铜丝电刷和铜网电刷。1888年，比利时发明家德波尔(c．J．von Depoele，后移居美国，1846～ 1892)发明用碳材料制作电刷(碳刷)，
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14
磁极
在直流电机萌芽期间，磁极最早采用永久磁 铁，主要有直棒形和马蹄形两大类。1845年 前后，人们开始用电磁铁代替永久磁铁作为 直流电机的励磁。电磁铁的磁极铁心的形状 五花八门。图8-2l收集、归纳出了l2种磁极 铁心形状。
a为铁壳型，磁通损失较小，当时用的较多； b为向上型，又称卡普(Kapp)型，简单，用得也
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直流电机结构的改进
1821年～ 1895年间是直流电机结构不断改进、逐渐统 一定型的时期。初期，直流电机结构五花八门，与现 今直流电机结构大相径庭，而且直流电动机和直流发 电机各自独立发展，结构也不尽相同。
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11
1、电枢
早期直流电机电枢多采用螺线管式线圈，输出 功率小，电压波形不好，电机效率也较低。后来出 现了各种各样的盘形电枢(图8．5～图8．7)。
1851年辛斯特登提出用通电线圈代替永久磁铁，作为电机的励磁。
1866年W．西门子提出直流电机利用电机剩磁进行自励的原理， 并制成自励直流发电机(Dy．namo)。
1 873年方丹在维也纳世界博览会上用直流发电机发出的电使直流
电动机运转，解决了困扰多年的直流电动机的电源问题(在此以前，
直流电动机采用电池作为电源)，推动了直流电动机的应用。
4、在直流电机换向理论方面，l9世纪末，E．阿诺尔德(E．Arnold)和 拉姆(B．G．I amine)等建立了古典换向理论
总之，经过人们近半个世纪的不懈努力，到1890年代，直流电机理论 已比较成熟，直流电机设计计算已从经验设计阶段过渡到可以进行理 论分析计算的阶段。
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9
在电磁方面提出的著名的亥 姆霍茨定律对直流电机的发 展中做出了巨大的贡献。
直流电机的发展史
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1
我从哪里来， 要到哪里去？
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2
贫僧从东土大 唐而来，要到 西天取天去！
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3
1、直流电动机
1821年9月 法拉第进行水银杯转动实验，首次利用电流磁效应将电能转变为旋转 运动的机械能。
1822年巴洛制成巴洛星形轮电动机。
1823年斯特金制成圆盘式直流电动机。
1831年亨利引入“电动机”(electricmotor)这个名词，提出了制造电动机的设想， 并预言电动机将有广泛应用前景。同年，亨利制成首台摆动式直流电动机。
1832年斯特金制成首台带换向器的直流电动机
1833年里奇发明旋转电磁针。同年他制成台旋转直流电动机。里奇电动机已具有
现代旋转电动机的结构雏形。
1834年达文波特制成一台直流电动机，并尝试用直流电动机作为原动机，驱动轮 子前进，开电动机应用之先河。
l837年达文波特的直流电动机发明获得美国专利(No．132)。这是人类历史上第一
1852年～ 1856年英法联盟公司成立，并制成蒸汽机驱
动的电磁式直流发电机，发电机首次进入工业、商业 运用领域。
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5
3、直流发电机和直流电动机
1838年楞次提出电机既可作发电机运行，又可作电动机运行的电 机可逆原理。 1860年 巴辛诺特应用电机可逆原理，制成第一台既可作发电机运 行，又可作电动机运行的直流电机。
较多；
c为向下型，必须置于非磁性材料的底板上；
d与“c”类似，但只有一个线圈；
e为多极直流电机磁极铁心，图中为4极，推 而广之，可以是6、8、10⋯⋯极，它是现今仍普遍采
用的型式； f为曼彻斯特型，又称Westminster型，早期应
用较多； g为简易型，又称C型； h为采用4个线圈的曼彻斯特型； i为采用1个线圈的铁壳型； J为曼彻斯特环形，早期在小型直流风扇电动
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6
二、 直流电机萌芽、发展时期(1821～ 1895)
从1821年第一台直流电动机雏形诞生到I895年直流发电机在尼亚 加拉瀑布Adams电站水轮发电机国际招标中败北，是直流电机萌 芽发展时期。在此期间，1 880年前后爱迪生和斯旺(J．W_Swan， 1828～ 1914)(图8．1)独立发明的白炽灯，极大地推动了直流电 的应用，刺激了直流发电机的发展。自此，直流电机一路高歌， 独霸世界。但1895年直流发电机在尼亚加拉瀑布Adam s电站投标 的败北，迅速遏制了直流电机一路飙升的势头和直流电机称雄世 界的局面。1821年～ 1895年期间，直流电机在理论方面日益完善， 逐渐成熟；在结构方面不断改进，走向统一；在产品方面，由小 到大，从实验室全面进入实际应用领域。
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12
1866年，W．西门予(W．Siemens)发明梭形(H形) 电枢(图8．8)， 1867年，西门子一哈尔斯克公司即制成带梭形电 枢的直流发电机(图8．9)。
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13
环形电枢最早是由巴辛诺特在l860 年提出的(图8．10)，
1880年代开始将成型线圈放入电枢铁心 槽中(图8．17)或孔中，这种电枢一直 沿用至今。