第2章直流电动机.

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1、第2章 直流电动机2.1 直流电动机的基本结构及工作原理2.2 直流电动机的分类及铭牌参数2.3 直流电动机的基本公式2.4 直流电动机的运行特性2.5 直流电动机的启动2.6 直流电动机的制动2.7 直流电动机的调速2.8 直流电动机的使用旋转部分旋转部分:静止部分静止部分:定子定子转子转子中间有气隙中间有气隙直流电动机直流电动机2.1 直流电动机的基本结构及工作原理2.1.1直流电动机的基本结构直流电机直流电机定子定子转子转子机座机座换向极换向极主磁极主磁极电刷装置电刷装置电枢铁心电枢铁心轴承轴承换向器换向器风扇风扇 转轴转轴电枢绕组电枢绕组主要由定子、转子两部分组成主要由定子、转子两部分

2、组成小型直流电动机的剖面结构小型直流电动机的剖面结构 一、定子部分一、定子部分电磁方面：产生磁场和构成磁路。电磁方面：产生磁场和构成磁路。机械方面：整个电机的支撑。机械方面：整个电机的支撑。作用作用:构成构成:磁极磁极机座机座换向极换向极电刷装置电刷装置端盖和轴承端盖和轴承（一）主磁极（一）主磁极产生恒定、有一定的空间分布形状的产生恒定、有一定的空间分布形状的气隙磁通密度气隙磁通密度 励磁绕组励磁绕组铁心铁心作用：作用：（二）机座（二）机座整体机座整体机座:起导磁和机械支撑作用起导磁和机械支撑作用叠片机座叠片机座:只起机械支撑作用只起机械支撑作用（三）换向极（三）换向极安装在相邻的两主安装在相

3、邻的两主磁极之间，用螺钉磁极之间，用螺钉固定在机座上，用固定在机座上，用来改善直流电机的来改善直流电机的换向，一般电机容换向，一般电机容量超过量超过1kW时均应时均应安装换向极。安装换向极。 用整块钢制成，用整块钢制成，也可用厚也可用厚11.5mm厚钢板或硅钢片叠成厚钢板或硅钢片叠成 （四）电刷（四）电刷用石墨制成的导电块用石墨制成的导电块 （五）端盖（五）端盖主要起支撑作用。主要起支撑作用。端盖固定在机座上，其上放置轴承支撑端盖固定在机座上，其上放置轴承支撑直流电机的转轴，使直流电机能够旋转。直流电机的转轴，使直流电机能够旋转。 二、转子部分二、转子部分转子又称电枢，是电机的转动部分，转子又

4、称电枢，是电机的转动部分，其作用是感应电势和产生电磁转矩，其作用是感应电势和产生电磁转矩，从而实现能量的转换从而实现能量的转换 作用作用:构成构成:电枢铁心电枢铁心换向器换向器电机转轴电机转轴电枢绕组电枢绕组轴承和风扇轴承和风扇（一）电枢铁心（一）电枢铁心作用：作用：通过磁通和嵌放电枢绕组。通过磁通和嵌放电枢绕组。材料：材料：为减小当电机旋转时铁心中的磁通方向发生变化引起为减小当电机旋转时铁心中的磁通方向发生变化引起的磁滞损耗和涡流损耗，电枢铁心用的磁滞损耗和涡流损耗，电枢铁心用0.35mm或或0.5mm厚的硅钢片叠成，表面有绝缘层。厚的硅钢片叠成，表面有绝缘层。 （二）换向器（二）换向器作用

5、：作用：实现电刷内外交直流的转换。实现电刷内外交直流的转换。材料：材料：采用导电性能好、硬度大、耐磨性能好采用导电性能好、硬度大、耐磨性能好 的紫铜或铜合金制成的紫铜或铜合金制成 （三）转轴（三）转轴起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械强度和刚度，一般用圆钢加工而成。强度和刚度，一般用圆钢加工而成。 （四）电枢绕组（四）电枢绕组用于产生感应电动势和通过电流，实现机电用于产生感应电动势和通过电流，实现机电能量的转换。能量的转换。线圈元件边在槽内的放置情况线圈元件边在槽内的放置情况 作作用用主极极靴和电枢间的间隙称为空气隙。主极极靴和电枢间的间隙称为空气隙。三、

6、空气隙三、空气隙气隙既保证了电机的安全运行，又是磁路的重要组气隙既保证了电机的安全运行，又是磁路的重要组成部分。成部分。由于空气磁阻远大于铁磁物质的磁阻，而电机的能由于空气磁阻远大于铁磁物质的磁阻，而电机的能量转换是依靠气隙磁通为媒介进行的，所以气隙的量转换是依靠气隙磁通为媒介进行的，所以气隙的大小和形状对电机的性能有很大影响。大小和形状对电机的性能有很大影响。直流电机的气隙是不均匀的。极靴中部气隙较小，直流电机的气隙是不均匀的。极靴中部气隙较小，两侧气隙逐渐扩大，极尖处气隙最大。两侧气隙逐渐扩大，极尖处气隙最大。小型电机气隙约为小型电机气隙约为13mm；大型电机气隙可达；大型电机气隙可达10

7、12mm 。作用作用: :NS+_+_2.1.2 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理外部提供外部提供用左手定则判断受力方向用左手定则判断受力方向及形成的转矩方向：及形成的转矩方向： f = Bf = BX Xli li 通过电刷和换向器将直通过电刷和换向器将直流变为元件的交流电引入流变为元件的交流电引入产生电磁转矩使电机旋转产生电磁转矩使电机旋转带动负载旋转带动负载旋转建立磁场建立磁场交流交流直流过程？直流过程？2.2 2.2 直流电机的分类及铭牌直流电机的分类及铭牌电机型号电机型号2.2.1 铭牌参数铭牌参数电机额定功率电机额定功率电机额定电压电机额定电压额定电流额定电流额定转速额定转

8、速额定励磁电流额定励磁电流励磁方式励磁方式出厂数据如出厂编号、出厂日期等出厂数据如出厂编号、出厂日期等额定转矩额定转矩额定效率额定效率Z 29 2一般用途直流电机一般用途直流电机 设计序号设计序号,第二次改型设计第二次改型设计 机座序号机座序号 电枢铁心长度序号电枢铁心长度序号 Z系列：一般用途直流电动机（如系列：一般用途直流电动机（如Z2，Z3，Z4等系列）；等系列）；ZJ系列：精密机床用直流电动机；系列：精密机床用直流电动机；ZT系列：广调速直流电动机；系列：广调速直流电动机；ZQ系列：直流牵引电动机；系列：直流牵引电动机；ZH系列：船用直流电动机；系列：船用直流电动机；ZA系列：防爆安全

9、型直流电动机；系列：防爆安全型直流电动机；ZKJ系列：挖掘机用直流电动机；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；系列：冶金起重机用直流电动机；第一部分字符的含义如下：第一部分字符的含义如下：1额定功率额定功率PN 2额定电压额定电压UN和接法和接法 额定条件下电机所能供给的功率。对于电动额定条件下电机所能供给的功率。对于电动机额定功率是指电动机轴上输出的最大机械机额定功率是指电动机轴上输出的最大机械功率。额定功率的单位为功率。额定功率的单位为kW 额定运行状态时，定子绕组应加额定运行状态时，定子绕组应加的线电压，单位为的线电压，单位为V 额定值3.额定电流额定电流IN指

10、电机在额定电压下，运行于额定功率时对指电机在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流值。额定电流的单位为应的电流值。额定电流的单位为A 额定功率、额定电压和额定电流的关系为：额定功率、额定电压和额定电流的关系为：电动机电动机 P PN N=U=UN NI IN N N N10103 3 kWkW4.额定转速额定转速nN：对应于额定电流，额定电压，电机运行于额定功率对应于额定电流，额定电压，电机运行于额定功率时所对应的转速。额定功率的单位为时所对应的转速。额定功率的单位为r/minr/min。5.额定励磁电流额定励磁电流IfN ：对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率对应于额定电压、额定电流

11、、额定转速及额定功率时的励磁电流。额定励磁电流的单位为时的励磁电流。额定励磁电流的单位为A 6. 励磁方式励磁方式 ：直流电机的励磁线圈与其电枢线圈的连接方式。根直流电机的励磁线圈与其电枢线圈的连接方式。根据电枢线圈与励磁线圈的连接方式不同，直流电机据电枢线圈与励磁线圈的连接方式不同，直流电机励磁有并励、串励、他励、复励等方式励磁有并励、串励、他励、复励等方式 7.额定转额定转矩矩TN： 反应输出额定功率和额定转速之间的关系，单位为反应输出额定功率和额定转速之间的关系，单位为Nm。 TN=9.55PN/ nN (PN的单位必须是的单位必须是W) 8.额定效率额定效率 N ： 是指直流电动机在额