第八单元直流电动机案例
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第八单元 直流电动机
主要内容: 一、直流电动机的特点和用途 二、直流电机的基本结构 三、直流电机的励磁方式和额定值 四、直流电动机的工作原理
一、直流电动机的特点和用途
1、直流电动机的优点 ①调速特点好，调速方便，平滑， 调速范围广 ②启动，制动和过载转矩大 ③易于控制，能实现频繁快速启动 制动及正反转。
三、直流电机的励磁方式和额定值
1、他励直流电动机 特点：励磁绕组与电枢绕组无电路上的联系，励磁电 流由一个独立的直流电源提供，与电枢电流无关 2、并励直流电动机 特点：励磁绕组与电枢绕组并联，并接于同一个外加 电源 3、串励直流电动机 特点：励磁绕组与电枢绕组串联，串接于同一个外加 电源 4、复励直流电动机 特点：励磁绕组一部分与电枢绕组并联，一部分与电 枢绕组串联
课题一 直流电动机的原理构造分 类及铭牌（2）
直流电动机的电枢绕组
旧课复习
一、直流电动机的特点和用途 二、直流电机的基本结构 三、直流电机的励磁方式和额定值 四、直流电动机的工作原理
主要内容
一、绕组概述
二、单叠绕组
三、单波绕组
一、绕组概述
直流电动机电枢绕组是闭合的。所谓闭合绕
2、转子部分
转子是直流电机的重要部件。由于感
应电势和电磁转矩都在转子绕组中产 生，是机械能与电能相互转换的枢纽， 因此称为电枢。
电枢铁芯：电机磁路的主要部分，用硅钢片 叠制而成。
电枢绕组：电机电路的主要部分，由许多按一定 规律连接的线圈组成的.
—换 向片； —云母片； —云母套简； —V形钢环； —钢套； —缘套筒； 7—螺旋压 圈
1、绕组元件
绕组元件是指一个由一匝或多匝导线绕制成 的，两端分别与两片换向片相连的线圈，它 是构成绕组的基本单元。 电枢绕组是指许多分布在电枢表面槽中按一 定规律相边的绕组元件的组合。
2、绕组的有效边与端线
绕组元件嵌入电枢槽内能切割磁力线产生感 应电动势的部分称为有效边。
每个元件有两个有效边，放置于槽的上层的 称为上层边，放置于别一槽下层的称为下层 边。 元件的槽外部分仅起连接作用的称为端线。
2、直流发电机的工作原理
电机内交变的电流如何变成所需的直流电流？ 电机中运动的导体如何与外部静止的电路相联？ 如何获得足够的感应电动势？
3、电机的可逆原理
直流电机的工作原理是基于电磁感应定律和电磁 力定律。无论在发电机还是电动机中两个定律都 要用到。只不过它们发挥的作用不同。 同一台电机，在不同的外部条件下，既能作电动 机运行又能作发电机运行，这叫做电机的可逆原 理。
1、2—上层有效边；3—下层 有效边； 4—线圈尾端；5—端接部分； 6—线圈首端
图2.8 线圈在槽内安放示意图
换向器：由金属片组成，它分别与线圈的两端相 联，并随线圈一起转动。
3、直流电机的气隙
在静止的主磁极与电枢之间，有一空气间 隙，由于空气的磁阻较大，因而它在电机 的磁路中有重要的影响。小型电机的气隙 约为1~3mm，大型电机的约为10~12mm。
二、直流电机的基本结构
直流电机可以分为静止和转动两大部分。 静止部分称为定子， 转动部分称为转子， 这两部分之间称为气隙。
定子主要包括：机座，主磁极，换向器，端 盖，电刷等。 转子主要包括：电枢铁心，电枢绕组，换向 器，转轴，风扇等。
1、定子部分
主磁极：产生主磁场，为机电能量转换提供介质。 机座：电机的支撑，并用于闭合பைடு நூலகம்路，机座部分的 磁路称为磁轭。
2、直流电动机的缺点 ①制造工艺复杂，消耗有色金属较多，生产成本高 ②运行时电刷与换向器之间容易产生火花，可靠性差， 维护比较困难 3、直流电动机的用途 随着电力电子技术的发展，配以电力电子装置的交流 电动机在许多场合已取代了直流电动机。尽管如此， 在一些对起动和调速性能较高的生产机械上，仍然采 用直流电动机来作为拖动动力。 如:高速电梯、龙门刨床，电力机车，城市电车，地 铁列车，电动自行车，造纸和印制机械，般舶机械 等。
组是指从电枢绕组中某一导体出发，将绕组 中的所有导体连接后，仍回到时出发的导体 上，自成回路，无固定的引出端。当电枢旋 转时，各线圈依次通过电刷作为引出端。为 了在闭合绕组中不产生环流，绕组所有线圈 的电动势的代数和应等于零。因此，从电刷 两端看进去，至少要有两条并联支路，它们 的电动势大小相等、方向相反。
3、实槽和虚槽
实槽是指电枢铁心上实际存在的槽。 在实际的电机结构中，电枢绕组元件数往往 多于实槽数，常常在一个铁心槽内放置几组 绕组元件 ，通常把一个元件的上层边与别一 个元件的下层称为一个虚槽，如果一个实槽 内有u个虚槽，那么电枢铁心的总的虚槽数Z0 和实槽数Z的关系为Z0=uZ。
四、直流电动机的工作原理
1、直流电动机的基本运行原理和结构
直流电动机的工作原理(使用换向器)
结论：换向器能自动改变线圈中的电流方
向，从而使线圈能不停地转动下去。
从基本电磁定律到工程实际应用中必须解决：
如何把运动的线圈与静止的电路连接上？ 如何给线圈供应上交变的电流，即如何把外面的直 流电变成线圈中的交流电？ 如何用最少的材料获得最大的电磁转矩？
换向极：用于改善换向，消除电机带负载时换向 器产生的有害火花。装在两个主磁极之间，换向 极绕组与电枢绕组串联。
电刷装置：保持与换向器滑动接触，将直流电压、 直流电流引入或引出电枢绕组。是定子与转子相 联系的定子侧部件。
1刷握；2铜丝辫； 3压紧弹簧；4电刷 电刷装置
端盖：装在电机机座两侧的端面上，保护电机内 部免受外界的侵害并保护工作人员的安全，防止 触电。
直流电机的铭牌数据
标注着额定数据和使用条 件。额定数据是电机制造 厂按照国家标准的要求对 电机的一些电量或机械量 所规定的数据。该条件下 可保证设备安全、高效、 长期地使用应尽量使电机 工作于额定状态
说明：电机在实际应用时处于什么运行状态， 要由负载大小来决定。一般不允许电机超过额 定值运行，这会降低电机的使用寿命，甚至损 坏电机。但若长期处于低负载下工作，电机的 容量得不到充分利用，使得电机的效率降低， 不经济。所以应根据负载情况选用电机，使电 机接近于额定状态运行。
主要内容: 一、直流电动机的特点和用途 二、直流电机的基本结构 三、直流电机的励磁方式和额定值 四、直流电动机的工作原理
一、直流电动机的特点和用途
1、直流电动机的优点 ①调速特点好，调速方便，平滑， 调速范围广 ②启动，制动和过载转矩大 ③易于控制，能实现频繁快速启动 制动及正反转。
三、直流电机的励磁方式和额定值
1、他励直流电动机 特点：励磁绕组与电枢绕组无电路上的联系，励磁电 流由一个独立的直流电源提供，与电枢电流无关 2、并励直流电动机 特点：励磁绕组与电枢绕组并联，并接于同一个外加 电源 3、串励直流电动机 特点：励磁绕组与电枢绕组串联，串接于同一个外加 电源 4、复励直流电动机 特点：励磁绕组一部分与电枢绕组并联，一部分与电 枢绕组串联
课题一 直流电动机的原理构造分 类及铭牌（2）
直流电动机的电枢绕组
旧课复习
一、直流电动机的特点和用途 二、直流电机的基本结构 三、直流电机的励磁方式和额定值 四、直流电动机的工作原理
主要内容
一、绕组概述
二、单叠绕组
三、单波绕组
一、绕组概述
直流电动机电枢绕组是闭合的。所谓闭合绕
2、转子部分
转子是直流电机的重要部件。由于感
应电势和电磁转矩都在转子绕组中产 生，是机械能与电能相互转换的枢纽， 因此称为电枢。
电枢铁芯：电机磁路的主要部分，用硅钢片 叠制而成。
电枢绕组：电机电路的主要部分，由许多按一定 规律连接的线圈组成的.
—换 向片； —云母片； —云母套简； —V形钢环； —钢套； —缘套筒； 7—螺旋压 圈
1、绕组元件
绕组元件是指一个由一匝或多匝导线绕制成 的，两端分别与两片换向片相连的线圈，它 是构成绕组的基本单元。 电枢绕组是指许多分布在电枢表面槽中按一 定规律相边的绕组元件的组合。
2、绕组的有效边与端线
绕组元件嵌入电枢槽内能切割磁力线产生感 应电动势的部分称为有效边。
每个元件有两个有效边，放置于槽的上层的 称为上层边，放置于别一槽下层的称为下层 边。 元件的槽外部分仅起连接作用的称为端线。
2、直流发电机的工作原理
电机内交变的电流如何变成所需的直流电流？ 电机中运动的导体如何与外部静止的电路相联？ 如何获得足够的感应电动势？
3、电机的可逆原理
直流电机的工作原理是基于电磁感应定律和电磁 力定律。无论在发电机还是电动机中两个定律都 要用到。只不过它们发挥的作用不同。 同一台电机，在不同的外部条件下，既能作电动 机运行又能作发电机运行，这叫做电机的可逆原 理。
1、2—上层有效边；3—下层 有效边； 4—线圈尾端；5—端接部分； 6—线圈首端
图2.8 线圈在槽内安放示意图
换向器：由金属片组成，它分别与线圈的两端相 联，并随线圈一起转动。
3、直流电机的气隙
在静止的主磁极与电枢之间，有一空气间 隙，由于空气的磁阻较大，因而它在电机 的磁路中有重要的影响。小型电机的气隙 约为1~3mm，大型电机的约为10~12mm。
二、直流电机的基本结构
直流电机可以分为静止和转动两大部分。 静止部分称为定子， 转动部分称为转子， 这两部分之间称为气隙。
定子主要包括：机座，主磁极，换向器，端 盖，电刷等。 转子主要包括：电枢铁心，电枢绕组，换向 器，转轴，风扇等。
1、定子部分
主磁极：产生主磁场，为机电能量转换提供介质。 机座：电机的支撑，并用于闭合பைடு நூலகம்路，机座部分的 磁路称为磁轭。
2、直流电动机的缺点 ①制造工艺复杂，消耗有色金属较多，生产成本高 ②运行时电刷与换向器之间容易产生火花，可靠性差， 维护比较困难 3、直流电动机的用途 随着电力电子技术的发展，配以电力电子装置的交流 电动机在许多场合已取代了直流电动机。尽管如此， 在一些对起动和调速性能较高的生产机械上，仍然采 用直流电动机来作为拖动动力。 如:高速电梯、龙门刨床，电力机车，城市电车，地 铁列车，电动自行车，造纸和印制机械，般舶机械 等。
组是指从电枢绕组中某一导体出发，将绕组 中的所有导体连接后，仍回到时出发的导体 上，自成回路，无固定的引出端。当电枢旋 转时，各线圈依次通过电刷作为引出端。为 了在闭合绕组中不产生环流，绕组所有线圈 的电动势的代数和应等于零。因此，从电刷 两端看进去，至少要有两条并联支路，它们 的电动势大小相等、方向相反。
3、实槽和虚槽
实槽是指电枢铁心上实际存在的槽。 在实际的电机结构中，电枢绕组元件数往往 多于实槽数，常常在一个铁心槽内放置几组 绕组元件 ，通常把一个元件的上层边与别一 个元件的下层称为一个虚槽，如果一个实槽 内有u个虚槽，那么电枢铁心的总的虚槽数Z0 和实槽数Z的关系为Z0=uZ。
四、直流电动机的工作原理
1、直流电动机的基本运行原理和结构
直流电动机的工作原理(使用换向器)
结论：换向器能自动改变线圈中的电流方
向，从而使线圈能不停地转动下去。
从基本电磁定律到工程实际应用中必须解决：
如何把运动的线圈与静止的电路连接上？ 如何给线圈供应上交变的电流，即如何把外面的直 流电变成线圈中的交流电？ 如何用最少的材料获得最大的电磁转矩？
换向极：用于改善换向，消除电机带负载时换向 器产生的有害火花。装在两个主磁极之间，换向 极绕组与电枢绕组串联。
电刷装置：保持与换向器滑动接触，将直流电压、 直流电流引入或引出电枢绕组。是定子与转子相 联系的定子侧部件。
1刷握；2铜丝辫； 3压紧弹簧；4电刷 电刷装置
端盖：装在电机机座两侧的端面上，保护电机内 部免受外界的侵害并保护工作人员的安全，防止 触电。
直流电机的铭牌数据
标注着额定数据和使用条 件。额定数据是电机制造 厂按照国家标准的要求对 电机的一些电量或机械量 所规定的数据。该条件下 可保证设备安全、高效、 长期地使用应尽量使电机 工作于额定状态
说明：电机在实际应用时处于什么运行状态， 要由负载大小来决定。一般不允许电机超过额 定值运行，这会降低电机的使用寿命，甚至损 坏电机。但若长期处于低负载下工作，电机的 容量得不到充分利用，使得电机的效率降低， 不经济。所以应根据负载情况选用电机，使电 机接近于额定状态运行。