任务3.1 直流电动机的认识与拆装分解

2.直流电动机的铭牌数据 (1)型号。以Z2—72为例说明如下。
产品代号的含义为：Z系列，一般用途直流电动机，如Z2、Z3、 Z4等系列；ZJ系列：精密机床用直流电动机；ZT系列：广调速直 流电动机；ZQ系列，牵引直流电动机；ZH系列，船用直流电动机； ZA系列，防爆安全型直流电动机；ZKJ系列，挖掘机用直流电动 机；ZZJ系列，冶金起重机用直流电动机。
任务3.1 直流电动机的认识与拆装
一、直流电动机的结构 1.定子 直流电动机的定子主要由机座、主磁极、换向磁极、电刷装 置和端盖组成。小型直流电动机的结构如图3-1所示，其剖面图如 图3-2所示。
(1)机座：机座通常由铸钢或钢板焊接而成，目前由薄钢板或硅钢 片叠成的机座应用越来越多。 (2)主磁极：主磁极的作用是产生恒定的、有一定空间分布形状的 气隙磁通，也是磁路的一部分。主磁极的结构如图3-3所示。 (3)换向极铁芯换向极绕组：换向极的作用是用来改善直流电动机 的换向性能。一般电动机容量超过1kW的小型或中、大型直流电 动机多数装设电磁换向极。电磁换向极由换向极铁芯和换向极绕 组构成，如图3-4所示。换向极安装在相邻的两个主磁极之间。换 向极绕组一般与电枢绕组串联。
(3)换向器 换向器又称为整流子，对于发电机，换向器的作用是把电枢 绕组中的交变电动势转变为直流电动势向外部输出直流电压；对 于电动机，它是把外界供给的直流电流转变为绕组中的交变电流 以使电动机旋转。换向器是直流电机的关键部件之一，也是最薄 弱的部分。换向器的结构如图3-9所示。
(4)转轴，是支撑换向器、转子铁芯、端盖、轴承等部件并进行能 量传递的重要零件，由转轴向外输出机械能。转轴一般用优质钢 材加工而成。 (5)风扇，直流电动机运行时对电动机进行冷却，降低运行温度的 部件。风扇一般用金属或塑料等机械强度较高的材料做成，其主 要结构包括风扇扇叶和风扇支座。 3.气隙。直流电动机定子、转子有相对运动，故定子、转子间留有 一定的空气间隙。气隙的大小与直流电动机的容量有关。
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(2)额定数据 ①额定容量PN(功率)(kW)，是指直流电动机带额定负载时，转 轴上输出的机械功率。 ②额定电压UN(V)，是指直流电动机安全运行时的最高电压。 ③额定电流IN(A)，是指直流电动机按照规定的工作方式运行时 允许输入的电流。 ④额定转速nN(r／min)，是指直流电动机在额定电压、额定电 流和额定容量的情况下运行时，直流电动机所允许的旋转速度。 ⑤额定转矩TN(Nm)。是指直流电动机带额定负载运行时，输 出的机械功率与转子额定角速度的比值。 ⑥额定效率，是指直流电动机带额定负载运行时，输出的机械 功率与输入的电功率之比。 ⑦额定励磁电流IfN(A)，是指直流电动机带额定负载运行时， 励磁回路所允许的最大励磁电流。 (3)其他有关信息，包括：励磁方式，防护等级，绝缘等级，工作制， 重量，出厂日期，出厂编号，生产单位等。
项目3 直流电动机的拆装与维护
【项目内容】
直流电动机的结构、转动原理及运行特性；直流电动机的启 动、反转、调速和制动；直流电动机的维护与检修 。
【项目目标】
熟悉直流电动机的结构、类型及铭牌数据，掌握直流电动机 的工作原理及工作的可逆性； 理解直流电动机的运行特性，掌握 常见启动方法的特点及应用范围； 了解直流电动机的调速指标， 掌握直流电动机常见调速方法及优缺点； 掌握直流电动机的常见 制动方法及优缺点；能正确选用直流电动机，并能对其进行正常 的维护保养及常见故障检修。
2.直流电机的可逆原理 (1)直流发电机 当发电机带负载以后，就有电流流过负载，同时也流过线圈， 其方向与感应电动势方向相同。根据电磁力定律，载流导体ab和 cd在磁场中会受力的作用，形成的电磁转矩方向为顺时针方向， 与转速方向相反。这意味着，电磁转矩阻碍发电机旋转，是制动 转矩。 原动机必须用足够大的拖动转矩来克服电磁转矩的制动作用， 以维持发电机的稳定运行。此时发电机从原动机吸取机械能，转 换成电能向负载输出。 (2)直流电动机 当电动机旋转起来后，导体ab和cd切割磁力线，产生感应电 动势，用右手定则判断出其方向与电流方向相反。这意味着，此 电枢电动势是一反电动势，它阻碍电流流入电动机。 所以，直流电动机要正常工作，就必须施加直流电源以克服 反电动势的阻碍作用，把电流送入电动机。此时电动机从直流电 源吸取电能，转换成机械能输出。
(2)电枢绕组 ①电枢绕组的构成。电枢绕组是由带绝 缘的导体绕制而成的。小型电动机常采 用铜导线绕制；在中型电动机常采用成 型线圈。为便于嵌线，每个元件的一个 元件边放在转子铁芯的某一个槽的上层 (称为上层边)，另一个元件边则放在转子 铁芯的另一个槽的下层(称为下层边)，如 图3-7所示。 通常在每个实槽内的上、下层并 列嵌放若干个元件边，如图3-8所示， 这样把每个实槽划分为μ个虚槽，而 每个虚槽的上、下层有一个元件边， 这样实槽数为Z，总虚槽数为Zi，则Zi ＝μZ。 绕组的元件数S、换向片数K和虚槽数Zi三者应相等，即 S＝K＝Zi＝μZ
二、直流电动机的分类与铭牌数据 1.直流电动机的分类 若按励磁方式分类，可分为永磁式直流电动机和电磁式直流电 动机。 (1)永磁式直流电动机 永磁式直流电动机的磁场是由磁性材料本身提供的，不需要 线圈励磁，主要用于微型直流电动机或一些具有特殊要求的直流 电动机。
(2)电磁式直流电动机 电磁式直流电动机又分为：他励直流电动机，其接线图如图 3-10(a)所示；并励直流电动机，其接线图如图3-10(b)所示；串励 直流电动机，其接线图如图3-10(c)所示；复励式直流电动机，如 图3-10(d)所示。
三、直流电动机的工作原理 1.直流电动动机工作原理 在直流电动机的转子线圈上加上直流电源，借助于换向器和 电刷的作用，转子线圈中流过方向交变的电流，在定子产生的磁 场中受电磁力，产生方向恒定不变的电磁转矩，使转子朝确定的 方向连续旋转，这就是直流电动机的转动原理。可以用一个简单 的模型来说明，如图3-11所示。
(4)电刷装置：电刷装置与换向片一起完成 机械整流，把外部电路中的直流变换为电枢 中的交流。电刷的结构如图3-5所示。 (5)端盖：端盖主要起支撑作用。端盖固定 于机座上，其上放置轴承支撑直流电动机的 转轴，使直流电动机能够旋转。
2.转子 (1)电枢铁芯 电枢铁芯主要用来嵌放电枢绕组和作为直流电动机磁路的一部 分。小型直流电动机的电枢冲片形状和电枢铁芯装配图如图3-6所示。