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电机的拆装与维修张金环张金环 电气自动化专业电气自动化专业项目一、直流电动机的拆装与维修项目二、变压器的运行特性与维修项目三、交流电机的拆装与维修项目四、控制电机的应用本门课的教学内容本门课的教学内容 直流电机是通以直流电流的旋转电机，是电能和机械能相互转换的设备。将机械能转换为电能的是直流发电机，将电能转换为机械能是直流电动机。直流电动机具有良好的调速特性和宽广的调速范围，在调速性能和指标要求较高的场合，直流电机得到了广泛的应用。项目一项目一 直流电机的拆装与维修直流电机的拆装与维修o任务一任务一 认识直流电机及直流电机的基本工认识直流电机及直流电机的基本工作原理作原理o任务二任务二 直流电动机的运行直流电动机的运行特性特性o任务三任务三 直流电动机的拖动直流电动机的拖动o任务四任务四 直流电动机的常见故障与维修直流电动机的常见故障与维修项目一项目一 直流电机的拆装与维修直流电机的拆装与维修任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装一、直流电机的用途一、直流电机的用途1、直流电动机的用途：由于直流电动机具有良好的启动和调速性能，常应用于对启动和调速有较高要求的场合，如大型可逆式轧钢机、矿井卷扬机、宾馆高速电梯、龙门刨床、电力机车、内燃机车、地铁列车、城市电车、电动自行车、造纸和印刷机械、船舶机械、大型精密机床和大型起重机等生产机械中，2、直流发电机的用途：直流发电机主要用作各种直流电源，如直流电动机电源、化学工业中所需的低电压大电流的直流电源，直流励磁机等二、直流电动机的结构二、直流电动机的结构 直流电机由定子直流电机由定子(磁极磁极)、转子、转子(电枢电枢)和气隙三部分和气隙三部分构成。构成。任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装直流电机的外部结构直流电机的内部结构NSNS二、直流电动机的结构二、直流电动机的结构极掌极掌极掌极掌极心极心极心极心励磁绕组励磁绕组励磁绕组励磁绕组机座机座机座机座转子转子转子转子直流电机的轴向直流电机的轴向直流电机的轴向直流电机的轴向剖面图剖面图 任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装风叶风叶风叶风叶磁极磁极磁极磁极电刷电刷电刷电刷电枢转子电枢转子电枢转子电枢转子转转转转轴轴轴轴换向器换向器换向器换向器换向片换向片换向片换向片压紧环压紧环压紧环压紧环电枢绕组电枢绕组电枢绕组电枢绕组绕组端部绕组端部绕组端部绕组端部结构细结构细说说换换换换向向向向器器器器任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装1 1、直流电机的定子、直流电机的定子（内部结构内部结构）任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装定子部分组成：定子部分组成：主磁极主磁极：其作用是产生恒定的主磁场，由主磁极铁心和套在铁心上的励磁绕组组其作用是产生恒定的主磁场，由主磁极铁心和套在铁心上的励磁绕组组成。铁心的上部叫极身，下部叫磁靴。磁靴的作用是减小气隙磁阻，使气隙成。铁心的上部叫极身，下部叫磁靴。磁靴的作用是减小气隙磁阻，使气隙磁通沿气隙均匀分布。磁通沿气隙均匀分布。机座机座 有两个作用，一是作为各磁极间的磁路，这部分称为定子的磁轭；二有两个作用，一是作为各磁极间的磁路，这部分称为定子的磁轭；二是作为电机的机械支撑。是作为电机的机械支撑。换向极换向极 换向极的作用是改善直流电机的换向性能，消除直流电机带负载时换换向极的作用是改善直流电机的换向性能，消除直流电机带负载时换向器产生的有害火花。换向极的数目一般与主磁极数目相同，只有小功率的向器产生的有害火花。换向极的数目一般与主磁极数目相同，只有小功率的直流电机格不装换向极或装设只有主磁极数一半的换向极。直流电机格不装换向极或装设只有主磁极数一半的换向极。电刷装置电刷装置 其作用有两个，一是使转子绕组与电机外部电路接通；二是与换向器其作用有两个，一是使转子绕组与电机外部电路接通；二是与换向器配合，完成直流电机外部直流与内部交流的互换。配合，完成直流电机外部直流与内部交流的互换。任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装2.2.转子部分转子部分 转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在转子转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。枢。电枢铁心电枢铁心 有两个作用：一是作为磁路的一部分；二是将电枢绕组安放在铁心的有两个作用：一是作为磁路的一部分；二是将电枢绕组安放在铁心的槽内。槽内。为了减小由于电机磁通变化产生的涡流损耗，电枢铁心通常采用为了减小由于电机磁通变化产生的涡流损耗，电枢铁心通常采用0.350.5mm硅钢片冲压叠成。硅钢片冲压叠成。电枢绕组电枢绕组 作用是产生感生电动势和电磁转矩，从而实现电能和机械能的相互转作用是产生感生电动势和电磁转矩，从而实现电能和机械能的相互转换。换。1转轴；转轴；2轴承；轴承；3换向器；换向器；4电枢铁心；电枢铁心；5电枢绕组；电枢绕组；6风扇风扇；任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装2.2.转子部分转子部分 转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。的转子也称为电枢。换向器换向器o 是直流电机的关键部件，它与电刷配合，在直流电机中，能将是直流电机的关键部件，它与电刷配合，在直流电机中，能将电枢绕组中的交流电动势或交流电流转变成电刷两端的直流电动势电枢绕组中的交流电动势或交流电流转变成电刷两端的直流电动势或直流电流。或直流电流。o 换向器的种类很多，主要取决于电机的容量与转速。在中小型换向器的种类很多，主要取决于电机的容量与转速。在中小型直流电机中最常用的为拱形换向器。直流电机中最常用的为拱形换向器。1换向片；换向片；2套筒；套筒；3V形环；形环；4片间云母；片间云母；5云母；云母；6螺母螺母任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装2.2.转子部分转子部分 转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。也称为电枢。转轴转轴 转轴、支架和风记扇转轴、支架和风记扇 对于小容量的直流电机，电枢铁心装在轴上。对于小容量的直流电机，电枢铁心装在轴上。对于大容量的直流电机，为减少硅钢片的消耗和转子重量，轴上装有金对于大容量的直流电机，为减少硅钢片的消耗和转子重量，轴上装有金属支架，电枢铁心装在金属支架上。为了加强电机的散热，轴上还装有属支架，电枢铁心装在金属支架上。为了加强电机的散热，轴上还装有风扇。风扇。1转轴；转轴；2轴承；轴承；3换向器；换向器；4电枢铁心；电枢铁心；5电枢绕组；电枢绕组；6风扇；风扇；任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装电刷电刷刷架刷架电刷电刷刷架刷架换向器换向器换向器和电刷装置换向器和电刷装置1.额定功率额定功率额定功率额定功率P PN N:电机轴上输出的机械功率。电机轴上输出的机械功率。2.额定电压额定电压额定电压额定电压U UN N:额定工作情况下的电枢上加额定工作情况下的电枢上加 的直流电压。（例：的直流电压。（例：110V，220V，440V）3.额定电流额定电流额定电流额定电流I IN N:额定电压下轴上输出额定功额定电压下轴上输出额定功 率时的电流（并励包括励磁和电枢电流）。率时的电流（并励包括励磁和电枢电流）。三者关系：直流电动机：三者关系：直流电动机：三者关系：直流电动机：三者关系：直流电动机：P PN N=U=UN NI IN N （：效率）：效率）直流发电机：直流发电机：4.额定转速额定转速nN:在在PN,UN,IN 时的转速。时的转速。直流电机的转速一般在直流电机的转速一般在500500r/min 以上。特以上。特 殊的直流电机转速可以做到很低（如每分殊的直流电机转速可以做到很低（如每分 钟几转）或很高（每分钟钟几转）或很高（每分钟30003000转以上）。转以上）。三、直流电机的额定值和系列三、直流电机的额定值和系列P PN N=U=UN NI IN N任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装5、直流电机主要系列、直流电机主要系列o Z4系列：一般用途的小型直流电动机；o ZT系列：广调速直流电动机；o ZJ系列：精密机床用直流电动机任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装四、四、直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理1 1、直流电动机的基本工作原理、直流电动机的基本工作原理任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装四、直流电机的基本工作原理四、直流电机的基本工作原理 把电刷把电刷A A、B B接到直流电源上，电刷接到直流电源上，电刷A A接正极，电刷接正极，电刷B B接负接负极。此时电枢线圈中有电流流过。在磁场作用下，极。此时电枢线圈中有电流流过。在磁场作用下，N N极性下导极性下导体体abab受力方向从右向左，受力方向从右向左，S S 极下导体极下导体cdcd受力方向从左向右。受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。矩时，电机转子逆时针方向旋转。换向器和电刷作用：将外换向器和电刷作用：将外部直流电转换成内部的交流电，以保持转矩方向不变。部直流电转换成内部的交流电，以保持转矩方向不变。SbNacdU+电刷电刷换向片换向片IFFTnIAB任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装SdNcabU+电刷电刷换向片换向片IFFTnIAB任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装 当电枢旋转到下图所示位置时，当电枢旋转到下图所示位置时，原原N N极性下导体极性下导体abab转到转到S S极下，受力方向从左向右，原极下，受力方向从左向右，原S S 极下导体极下导体cdcd转到转到N N极下，受力极下，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。该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。直流电动机的工作原理示意图直流电动机的工作原理示意图:任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装 直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向方向如图所示。由于换向片和线圈固定联接，无论如图所示。由于换向片和线圈固定联接，无论线圈怎样转动，总是线圈怎样转动，总是S S极有效边的电流方向向外极有效边的电流方向向外,N,N极有效边的电流方向向内。电动机电极有效边的电流方向向内。电动机电枢枢绕组通电后绕组通电后中受力中受力(左手定则左手定则)按逆时针方向旋转按逆时针方向旋转。任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装2、直流电机的可逆原理、直流电机的可逆原理 从直流电机的工作原理来看，一台直流电机若在电刷两端加从直流电机的工作原理来看，一台直流电机若在电刷两端加上直流电压，输入电能，即可拖动生产机械，将电能变为机械能上直流电压，输入电能，即可拖动生产机械，将电能变为机械能而成为电动机；反之若用原动机带动电枢旋转，输入机械能，就而成为电动机；反之若用原动机带动电枢旋转，输入机械能，就可在电刷两端得到一个直流电动势作为电源，将机械能变为电能可在电刷两端得到一个直流电动势作为电源，将机械能变为电能而成为发电机。而成为发电机。一台电机既可作为发电机运行，又可作为电动机一台电机既可作为发电机运行，又可作为电动机运行，这就是直流电机的可逆原理。运行，这就是直流电机的可逆原理。直流电机工作原理总结直流电机工作原理总结U+线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向相反。相反。相反。相反。1.1.电枢感应电动势电枢感应电动势电枢感应电动势电枢感应电动势 EaSbNacdU+电刷电刷换向片换向片IFFTnIABEaEa任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装U+EETnSbNdFFacII换向片换向片电刷电刷 由图可知，由图可知，由图可知，由图可知，电枢感应电动势电枢感应电动势电枢感应电动势电枢感应电动势 与电枢电流或与电枢电流或与电枢电流或与电枢电流或外加电压方向总是相反，所以称外加电压方向总是相反，所以称外加电压方向总是相反，所以称外加电压方向总是相反，所以称反电势反电势反电势反电势。式中：式中：式中：式中：U U 外加电压外加电压外加电压外加电压 R Ra a 绕组电阻绕组电阻绕组电阻绕组电阻2.2.电枢回路电压平衡式电枢回路电压平衡式电枢回路电压平衡式电枢回路电压平衡式RaIa+UM任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装Ea 项目一、直流电动机的拆装与维修项目一、直流电动机的拆装与维修任务一、认识直流电机及直流电机的基本工作原理任务一、认识直流电机及直流电机的基本工作原理 班级：组成员：学号：日期：1、直流电机的结构、直流电机的结构2、直流电机的工作原理、直流电机的工作原理3、直流电动机的启动、直流电动机的启动（1）启动前注意事项）启动前注意事项（2）电路图（接线图）电路图（接线图）（3）直流电机启动）直流电机启动邮箱：邮箱：Qq：1343196329内容内容：六、六、直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组对电枢绕组的要求：对电枢绕组的要求：在通过规定的电流和产生足够的电势和电磁转矩前提下，在通过规定的电流和产生足够的电势和电磁转矩前提下，所消耗的有效材料最省，所消耗的有效材料最省，强度高（机械、电气、热），强度高（机械、电气、热），运转可靠，结构简单等。运转可靠，结构简单等。电枢绕组：电枢绕组：直流电机的电磁感应的关键部件之一直流电机的电磁感应的关键部件之一,是直流是直流电机的电路部分，亦是实现机电能量转换的枢纽。电机的电路部分，亦是实现机电能量转换的枢纽。1 1、电枢绕组的基本知识、电枢绕组的基本知识：元件元件：构成绕组的线圈构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝称为绕组元件，分单匝和多匝两种。和多匝两种。元件的首末端元件的首末端：每一个元件每一个元件均引出两根线与换向片相连，均引出两根线与换向片相连，其中一根称为首端，另一根其中一根称为首端，另一根称为末端。称为末端。极距极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用表示。表示。首端首端末端末端式中：式中：-电枢铁芯外径；电枢铁芯外径；Z-电枢总槽数电枢总槽数绕组实物图绕组实物图或或2 2、电枢绕组的形式、电枢绕组的形式环形绕组环形绕组鼓形绕组鼓形绕组叠绕组叠绕组波绕组波绕组3 3、单叠绕组单叠绕组双层双层单叠绕组的单叠绕组的连接规律连接规律是：电枢表面的每个槽分上下两层是：电枢表面的每个槽分上下两层放置两个元件边，放置两个元件边，当一个线圈的一个边在某槽中占有上层位当一个线圈的一个边在某槽中占有上层位置时，则该线圈的另一边必须放在置时，则该线圈的另一边必须放在电枢表面所跨过的距离为电枢表面所跨过的距离为一个节距的一个节距的另一槽下层。另一槽下层。所有的相邻元件依次串联（即所有的相邻元件依次串联（即第一第一个元件的下层边个元件的下层边（虚线）（虚线）的尾端和第二个元件的上层边的尾端和第二个元件的上层边（实（实线）线）的首端连接到一个换向片上，的首端连接到一个换向片上，），同时每个元件的出线），同时每个元件的出线端依次连接到相邻的换向片上，最后形成一个闭合回路。端依次连接到相邻的换向片上，最后形成一个闭合回路。特特点：点：槽数槽数Z、元件数、元件数S和换向片数和换向片数K三者相同。三者相同。单叠绕组：单叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的首端紧叠在前指串联的两个元件总是后一个元件的首端紧叠在前一个元件尾端，整个绕组成折叠式前进。一个元件尾端，整个绕组成折叠式前进。下面通过下面通过p2，ZSK16例子说明单叠绕组如何连接，有何特点。例子说明单叠绕组如何连接，有何特点。单叠绕组放置单叠绕组放置o元件元件1 1：上元件边在上元件边在1 1槽，和槽，和1 1号换向片相连，号换向片相连，下元件边放在相下元件边放在相距距y y1 1=4=4即即5 5槽下层。和槽下层。和2 2号换向片相连。号换向片相连。o元件元件2 2：上元件边在上元件边在2 2槽，和槽，和2 2号换向片相连，下元件边放在相距号换向片相连，下元件边放在相距y y1 1=4=4即即6 6槽下层。和槽下层。和3 3号换向片相连。号换向片相连。以此类推以此类推对电枢槽、绕组元件和换向片进行编号，一个绕组元件的上对电枢槽、绕组元件和换向片进行编号，一个绕组元件的上层边所在的槽、上层边所连接的换向片和该元件标号相同。层边所在的槽、上层边所连接的换向片和该元件标号相同。例如例如1 1号元件上层边放在号元件上层边放在1 1号槽，并与号槽，并与1 1号换向片相连。号换向片相连。单叠绕组连接示意图单叠绕组连接示意图1254313121161571498101612543616123NNSSA1A2B2B1元件连接顺序表元件连接顺序表绕电枢一周，绕电枢一周，所有元件互相串联构成一闭合回路。所有元件互相串联构成一闭合回路。某一瞬间电刷、磁极放置某一瞬间电刷、磁极放置磁极磁极：磁极均匀分布，：磁极均匀分布，N、S极交替安排。极交替安排。电刷：电刷：实际运行时，电刷是静止不动的，电枢在旋转，但实际运行时，电刷是静止不动的，电枢在旋转，但是被电刷所短路的元件，永远都是处于电机的几何中性线，是被电刷所短路的元件，永远都是处于电机的几何中性线，其感应电动势是接近零的。为使正、负电刷间引出的电动其感应电动势是接近零的。为使正、负电刷间引出的电动势最大，我们已知被电刷所短路的元件电动势为零，在元势最大，我们已知被电刷所短路的元件电动势为零，在元件端接线对称的情况下，电刷的实际位置应在磁极中性线件端接线对称的情况下，电刷的实际位置应在磁极中性线下，所以习惯上称为下，所以习惯上称为“电刷放在几何中性线位置电刷放在几何中性线位置”单叠绕组展开图单叠绕组展开图1.槽展开槽展开2.绕组放置绕组放置3.安放磁极电刷安放磁极电刷将电枢表面某处沿轴向剖开，展成一个平面，得到绕组将电枢表面某处沿轴向剖开，展成一个平面，得到绕组的平面展开图：的平面展开图：1123456789101112131416152345678910111213141615NSNS+A1BA2AB2B1绕组电路图：绕组电路图：结合电刷的放置，结合电刷的放置，得到该瞬时的电路图得到该瞬时的电路图每个极下的元件组成一条支路。即单叠绕组的并联支每个极下的元件组成一条支路。即单叠绕组的并联支路数正好等于电机的极数路数正好等于电机的极数2a=2p。这是单叠绕组的重要特点之一。这是单叠绕组的重要特点之一。A1BA2AB2B1+单叠绕组的特点：单叠绕组的特点：o元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。o并联支路数等于磁极数，并联支路数等于磁极数，2 2a a=2=2p p;o每条支路由不相同的电刷引出，电刷不能少，电刷数等每条支路由不相同的电刷引出，电刷不能少，电刷数等于磁极数于磁极数;o正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势，电枢电正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势，电枢电压等于支路电压压等于支路电压;o由正负电刷引出的电枢电流由正负电刷引出的电枢电流I Ia a为各支路电流为各支路电流 之和，即之和，即七、直流电机的电枢电动势和电磁转矩七、直流电机的电枢电动势和电磁转矩 1、电枢电动势：、电枢电动势：电电枢枢电电动动势势是是指指直直流流电电机机正正负负电电刷刷之之间间的的感感应应电电动动势势，也也就就是是电电枢枢绕绕组组里里每每条条并并联联支支路路的的感感应应电电动动势势。所所以以，我我们们可可以以先先求求一一根根导导体体的的在在一一个个极极距距范范围围内内所所产产生生的平均电动势，再求一条支路的电动势。的平均电动势，再求一条支路的电动势。一一个个磁磁极极极极距距范范围围内内，平平均均磁磁密密用用 表表示示，极极距距为为 ，电电枢枢的的轴轴向向有有效效长长度度为为 ，每每极极磁磁通通为为，则则一一根根导导体的平均电动势为：体的平均电动势为：其中：其中：因为一条支路里的串联总导体数因为一条支路里的串联总导体数（N N 为电枢总导体数），于是，为电枢总导体数），于是，电枢电动势为：电枢电动势为：式中，式中，是一个常数，称为电动势常数。是一个常数，称为电动势常数。1 1、电枢电动势：、电枢电动势：2 2、电磁转矩：、电磁转矩：1）先求一个导体的平均电磁力：）先求一个导体的平均电磁力：2）平均电磁力乘以电枢的半径，即得到一根导体所）平均电磁力乘以电枢的半径，即得到一根导体所受的平均电磁转矩：受的平均电磁转矩：电枢绕组中每个导体所受电磁转矩之和。电枢绕组中每个导体所受电磁转矩之和。导体电流，即支路电流导体电流，即支路电流3）电枢绕组的电磁转矩为：）电枢绕组的电磁转矩为：式中：式中：是一个常数，称为转矩常数，是一个常数，称为转矩常数，是电枢总电流是电枢总电流 ，对于一个具体的电机而言，是一个常数，并且通过对于一个具体的电机而言，是一个常数，并且通过换算，两者之间有一固定的关系换算，两者之间有一固定的关系:3 3、直流电机的电磁功率：、直流电机的电磁功率：发电机发电机:机械能机械能 转化为电能转化为电能 ；电动机电动机:电能电能 转化为机械能转化为机械能 .电磁功率电磁功率(续续)对于电动机对于电动机，IaIa与与EaEa反向，反向，EaIaEaIa为转子电枢吸收的电功率，为转子电枢吸收的电功率，对应的对应的T T为转子输出可以驱动机械负载的机械功率。所以为转子输出可以驱动机械负载的机械功率。所以PemPem是电机的能量转换过程中，电功率和机械功率之间可以互相转是电机的能量转换过程中，电功率和机械功率之间可以互相转换的功率。换的功率。电动机电动机(L一机械负载一机械负载)对于发电机，对于发电机，电刷电动势电刷电动势Ea与电枢电流同方向，与电枢电流同方向，EaIa表示表示转子电枢输出电功率，对应的转子电枢输出电功率，对应的T便是轴上的机械功率，由于能便是轴上的机械功率，由于能量守恒，两者相等。量守恒，两者相等。电磁功率电磁功率(续续)发电机发电机(DM一原动机一原动机)T1、小型直流电动机拆卸方法（1）拆去接至电动机的所有接线1；（2）拆掉电动机的底脚螺栓，要记录底脚下面的垫片2厚度；（3）拆除与电动机相连接的传动装置；（4）拆除轴伸端的联轴器或带轮；（5）拆除换向器端的轴承外盖螺钉、端盖螺钉，并取出轴承外盖3；（6）打开换向器端的视察窗4，从刷盒中取出电刷5，再拆下刷杆上的连接线11；（7）拆下换向器端的端盖6，取下刷架；（8）用纸板将换向器7包好；（9）拆下轴伸出端的端盖螺钉，把带有端盖的电动机转子10抽出，对于中型电动机，可将后轴承盖8拆下，再卸下后端盖9；（10）轴承如有故障或必须更换时，再卸开轴承。任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装八、直流电机的拆装方法八、直流电机的拆装方法（扫描图解电动机修理操作技能）2191接线2垫片3轴承外盖4视察窗5电刷6端盖7换向器8轴承盖9后端盖10转子11连接线2、小型直流电动机装配方法（1）修配零部件，达到装配要求。(2)装配定子；（3）套装轴承内盖和热套轴承；（4）装刷架于前端盖内；（5）转子穿入定子膛内；（6）装端盖及轴承外盖，要对称拧紧螺栓；（7）检查气隙并调整均匀；（8）将电刷放入刷盒内，压好弹簧；（9）研磨电刷，测各刷压正常；（10）装地脚螺栓，并装各引线和出线盒；（11）装好联轴器或带轮以及其他零部件；（12）调整电刷中性线；（13）试验检查。任务一任务一 直流电机的拆装直流电机的拆装八、直流电机的拆装方法八、直流电机的拆装方法（扫描图解电动机修理操作技能）219九、直流电动机的检查试验九、直流电动机的检查试验1、绝缘电阻的测试（1）测试项目：用绝缘电阻表可以测试直流电动机的电枢绕组、励磁绕组对机壳和绕组相互间的绝缘电阻，以及测试出转子绕组对转轴的绝缘电阻，各绕组应分别测试。（2）测试标准：直流电机的绝缘电阻与初次绝缘电阻比较不应降低50%。按一般规定，磁极绕组的最低允许绝缘电阻值见下表中规定;环境温度/1020304050 60 7080绝缘电阻/M130 64321684212、电枢直流电阻的测试（见链接）直流电阻的测定标准：绕组的直流电阻值与原始测量值比较，不应大于2%；测试的电源电压要稳定，通乳绕组的电流应小于额定电流的10%，转子静止不动，否则会影响测量精度。3、直流电动机空转检查（1）空转前，电动机气隙应调整合格，装配质量良好；（2）电动机启动后，电枢转动平稳，轴承声音正常，所有电刷不应有火花出现，换向器无跳动现象。（3）用测振仪测量电动机的振动，没有测振仪，可使用千分尺测电动机垂直和水平方向的振动。振幅大小见下表：电动机额定转速/（r/min）300015001000振动值/mm0.050.070.10地铁列车地铁列车返回城市电车城市电车返回电动自行车电动自行车返回电解铝车间电解铝车间返回发电厂发电厂励磁机励磁机返回直流电机的定子内部结构直流电机的定子内部结构返回主磁极主磁极返回单片主磁极铁芯图单片主磁极铁芯图主磁极铁芯叠加图主磁极铁芯叠加图主励磁绕组图主励磁绕组图换向极图换向极图-1-1换向极图换向极图-2-2返回电刷示意图电刷示意图电刷结构图电刷结构图返回直流电机的转子直流电机的转子直流电机的转子直流电机的转子转子结构图转子结构图-1-1转子结构图转子结构图-2-2返回电枢铁芯示意图电枢铁芯示意图单片电枢铁芯图单片电枢铁芯图单片电枢铁芯图（单片电枢铁芯图（a a）矩形（）矩形（b b）梨形）梨形返回电枢绕组图电枢绕组图返回换向器换向器返回任务二、直流电动机的运行特性任务二、直流电动机的运行特性一、直流电机的分类；一、直流电机的分类；二、直流电机的基本方程式；二、直流电机的基本方程式；三、直流电动机的工作特性的测定。三、直流电动机的工作特性的测定。1.1.他励电动机他励电动机 励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。一、直流电机的分类一、直流电机的分类 直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机并励电动机、串励电动机和复励电动机2.2.并励电动机并励电动机 励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。UUfIaM+_+_If他励他励他励他励IaUM+_If+_IE并励并励并励并励任务二、直流电动机的运行特性任务二、直流电动机的运行特性4.4.复励电动机复励电动机 励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。同一电源上。同一电源上。同一电源上。3.3.串励电动机串励电动机 励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。串励串励串励串励UIa+_IfM复励复励U+_IMIa一、直流电机的分类一、直流电机的分类任务二、直流电动机的运行特性任务二、直流电动机的运行特性任务二、直流电动机的运行特性任务二、直流电动机的运行特性二、直流电机的基本方程式二、直流电机的基本方程式1 1、电动势平衡方程式、电动势平衡方程式他励电动机电动机：电动机：发电机电动势平衡发电机电动势平衡方程式？电路图？方程式？电路图？2 2、转矩平衡方程式、转矩平衡方程式发电机转矩平发电机转矩平衡方程式？衡方程式？电枢回路总电阻电枢回路总电阻-+U3 3、功率平衡方程式、功率平衡方程式任务二、直流电动机的运行特性任务二、直流电动机的运行特性 直流电机从电网吸收电能，电枢绕组中有直流电机从电网吸收电能，电枢绕组中有电流，电枢回路产生铜耗电流，电枢回路产生铜耗 ，输入电能，输入电能扣除铜耗即为由电枢吸收的电功率，即电扣除铜耗即为由电枢吸收的电功率，即电磁功率磁功率 ，也是电动机获得的总的机械，也是电动机获得的总的机械功率功率机械功率会使电动机的转子旋转，电动机机械功率会使电动机的转子旋转，电动机的转子旋转的过程中由于摩擦产生机械损的转子旋转的过程中由于摩擦产生机械损耗耗 、铁耗、铁耗 、和附加损耗、和附加损耗 ，输入，输入功率扣除所有的损耗即为电动机输出的功功率扣除所有的损耗即为电动机输出的功率率 ，所以：，所以：不变损耗：不变损耗：可变损耗为铜耗：可变损耗为铜耗：三、直流电动机的工作特性的测定三、直流电动机的工作特性的测定（1 1）、转速特性：）、转速特性：当当 、电枢回路不外串电阻时，、电枢回路不外串电阻时，由方程式可得由方程式可得 忽略电枢反应的去磁作用，转速与负载电流按线性关系变化忽略电枢反应的去磁作用，转速与负载电流按线性关系变化（2 2）、转矩特性：）、转矩特性：当当 、电枢回路不外串电阻时，、电枢回路不外串电阻时，任务二、直流电动机的运行特性任务二、直流电动机的运行特性其中：其中：测定（见测定（见链接）链接）测定（见测定（见链接）链接）（3 3）、效率特性）、效率特性由方程式可得由方程式可得 空载损耗为不变损耗，不随负载电流空载损耗为不变损耗，不随负载电流变化，当负载电流较小时效率较低，输入变化，当负载电流较小时效率较低，输入功率大部分消耗在空载损耗上；负载电流功率大部分消耗在空载损耗上；负载电流增大，效率也增大，输入的功率大部分消增大，效率也增大，输入的功率大部分消耗在机械负载上；但当负载电流增大到一耗在机械负载上；但当负载电流增大到一定程度时铜损快速增大此时效率又变小。定程度时铜损快速增大此时效率又变小。定义：当定义：当 、时，时，任务二、直流电动机的运行特性任务二、直流电动机的运行特性一般中小型直流电动机的效率在一般中小型直流电动机的效率在75758585之间，大型直流电动机的效率在之间，大型直流电动机的效率在85859494之间。之间。测定（见测定（见链接）链接）例例例例:有一并励电动机，其额定数据如下：有一并励电动机，其额定数据如下：P=22KW,UN=110V,nN=1000r/min,=0.84,并已知并已知Rf=27.5，Ra=0.04,试求试求:(1)额定电流额定电流I,额定额定电枢电流电枢电流Ia及及额定励磁电流额定励磁电流If ;(2)损耗功率损耗功率PCua,及空载损耗及空载损耗PO;(3)额定转矩额定转矩T;(4)反电动势反电动势E。解：解：(1)P2是输出功率，额定输入功率为是输出功率，额定输入功率为额定电流额定电流额定励磁电流额定励磁电流额定电枢电流额定电枢电流任务二、直流电动机的运行特性任务二、直流电动机的运行特性（2）电枢电路铜损）电枢电路铜损励磁电路铜损励磁电路铜损总损失功率总损失功率空载损耗功率空载损耗功率（3）额定转矩）额定转矩（4）反电动势）反电动势任务二、直流电动机的运行特性任务二、直流电动机的运行特性任务三、直流电动机的拖动任务三、直流电动机的拖动一、直流电动机的机械特性及测定；一、直流电动机的机械特性及测定；二、直流电动机的启动和制动；二、直流电动机的启动和制动；三、直流电动机的调速。三、直流电动机的调速。一、直流电动机机械特性及测定一、直流电动机机械特性及测定表征电动机运行状态的两个主要物理量是转速表征电动机运行状态的两个主要物理量是转速n n和电磁转矩和电磁转矩T T。以他励电动机为。以他励电动机为例，其机械特性就是研究电动机的转速例，其机械特性就是研究电动机的转速n n和电磁转矩和电磁转矩T T之间的关系，即之间的关系，即n n=f f(T)(T)。UIaM+If_Ea机械负机械负载载Uf式中：式中：（一）、机械特性方（一）、机械特性方程式程式任务三、直流电动机的拖动任务三、直流电动机的拖动 式中：式中：n0T0Tn nn0nTABTKBB堵转点堵转点任务三、直流电动机的拖动任务三、直流电动机的拖动（二）、直流电动机的固有机械特性及（二）、直流电动机的固有机械特性及测定（见链接）测定（见链接）固有机械特性是指电动机的工作电压、励磁磁通为额定值、电固有机械特性是指电动机的工作电压、励磁磁通为额定值、电枢回路中没有外串电阻时的机械特性。枢回路中没有外串电阻时的机械特性。固有机械特性曲线：固有机械特性曲线：n0nNTNTn n当当T T 时时n n ，但由于，但由于他励电动机的电枢电阻他励电动机的电枢电阻RaRa很小，所以在负载变很小，所以在负载变化时，化时，转速转速 n n 的变化的变化不大，属硬机械特性。不大，属硬机械特性。任务三、直流电动机的拖动任务三、直流电动机的拖动（三）、直流电动机的人为机械特性（三）、直流电动机的人为机械特性 为了满足生产机械加工工艺的要求，例如起动、为了满足生产机械加工工艺的要求，例如起动、调速和制动等各种工作状态的要求，还需要人为地改调速和制动等各种工作状态的要求，还需要人为地改变电动机的参数，如电枢电压、电枢回路电阻和励磁变电动机的参数，如电枢电压、电枢回路电阻和励磁磁通，相应得到的机械特性即是人为机械特性。磁通，相应得到的机械特性即是人为机械特性。o电枢回路串电阻的人为机械特性及测定电枢回路串电阻的人为机械特性及测定 o改变电枢电压的人为机械特性及测定改变电枢电压的人为机械特性及测定o减弱磁通的人为机械特性及测定减弱磁通的人为机械特性及测定 任务三、直流电动机的拖动任务三、直流电动机的拖动1 1、电枢回路串电阻的人为机械特性及、电枢回路串电阻的人为机械特性及测定（见链接）测定（见链接）电电枢枢加加额额定定电电压压U UN N，励励磁磁磁磁通通N N，电电枢枢回回路路串串入入电电阻阻R R后后的的人为机械特性方程式为人为机械特性方程式为电枢串入不同电阻电枢串入不同电阻R R时的人为时的人为机械特性曲线如图所示机械特性曲线如图所示 任务三、直流电动机的拖动任务三、直流电动机的拖动特点：特点：1 1）不变，不变，变大；变大；2 2）越大，特性越软。越大，特性越软。固有机械固有机械特性曲线特性曲线02 2、改变电枢电压的人为机械特性及、改变电枢电压的人为机械特性及测定（见链接）测定（见链接）保保持持励励磁磁磁磁通通N N，电电枢枢回回路路不不串串电电阻阻，只只改改变变电枢电压大小及方向的人为机械特性的方程为电枢电压大小及方向的人为机械特性的方程为 改变电枢电压的人为机械特性改变电枢电压的人为机械特性 如图所示如图所示 任务三、直流电动机的拖动任务三、直流电动机的拖动固有机械固有机械特性曲线特性曲线0特点：特点：1)1)随随 变化变化,不变不变;2)2)不同不同,曲线是一组平行线。曲线是一组平行线。3 3、减弱磁通的人为机械特性及、减弱磁通的人为机械特性及测定（见链接）测定（见链接）电电枢枢电电压压为为额额定定值值，电电枢枢回回路路不不串串电电阻阻，励励磁磁回回路路串串入入调调节电阻使磁通节电阻使磁通减弱。减弱磁通减弱。减弱磁通的人为机械特性方程为：的人为