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淮安信息职业技术学院 电机与电气控制 淮安信息职业技术学院 第二章 直流电机 直流电机概述 直流电机的基础知识 直流电机的基本方程 电动机的机械特性 直流电动机的拖动 直流电动机的电气控制 直流电机的故障分析及维护 直流电机的概述 电机的定义 电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，是电动机和发电机的统称。 拖动生产机械，将电能转换为机械能的电机称为电动机； 做为电源，将机械能转换为电能的电机称为发电机。 直流电机的优点 调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。 起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。 易于控制。 直流电机的应用 轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等调速范围大的大型设备。 用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。 家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具。 直流电机的基本知识 直流电机的工作原理 直流电机的结构与分类 直流电机的铭牌数据 直流电机的电枢电势和电磁转距 直流电机的磁场和换向 直流电机的工作原理 直流电动机的工作原理 直流发电机的工作原理 直流电机的可逆原理 在直流电机的电刷上加直流电源，将电能转换成机械能，是作为电动机运行；若用原动机拖动直流电机的电枢旋转，将机械能变换成电能，从电刷引出直流电动势，则作为发电机运行。同一台电机，既可作电动机运行又可作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。 直流电动机的工作原理 换向片和电源固定联接，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 直流发电机的工作原理 用右手定则判感应电动势Ea的方向 直流电机的结构与分类 直流的结构 定子 作用是产生磁场和作电机的机械支撑，它包括主磁极、换向极、机座、端盖、轴承、电刷装置等。 转子又称电枢，是用来产生感应电动势实现能量转换的关键部分。它包括电枢铁心和电枢绕组、换向器、转轴、风扇等。 直流电动机的分类 按它励磁绕组在电路中联接方式（即励磁方式）可分为他励、并励、串励和复励四种。 他励电动机——励磁绕组和电枢绕组分别由不同的直流电源供电。 并励电动机——励磁绕组和电枢绕组并联，由同一直流电源供电。 串励电动机——励磁绕组和电枢绕组串联后接于直流电源。 复励电动机——有并励和串励两个绕组，它们分别与电枢绕组并联和串联。 直流电机的结构 直流电机的铭牌数据 凡表征电机额定运行情况的各种数据，称为额定值。额定值一般都标注在电机的铭牌上，所以也称为铭牌数据，它是正确合理使用电机的依据。 额定电压?UN（?V） 在额定情况下，电刷两端输出（发电机）或输入（电动机）的电压。 额定电流IN （A） 在额定情况下，允许电机长期流出或流入的电流。 额定功率（额定容量）PN （kW） 电机在额定情况下允许输出的功率。 额定转速nN（r／min） 在额定功率、额定电压、额定电流时电机的转速。 额定效率ηN 输出功率与输入功率之比，称为电机的额定效率 直流电机的电枢电势和电磁转距 感应电势 电枢通入电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转动起来。通电线圈在磁场中转动，又会在线圈中产生感应电动势（用E表示）。根据右手定则知，E和原通入的电流方向相反，其大小为： 电磁转矩 直流电机的磁场和换向 直流电机的磁场 直流电机运行时除了主磁极外，若电枢绕组中有电流流过，还将产生电枢磁场。这两个磁场在气隙中相互影响，相互叠加，合成了气隙磁场。它将直接影响电机的电枢电势和电磁转矩。 直流电机的空载磁场 直流电机负载时的磁场 直流电机的电枢反应 直流电机的换向 换向是指电机旋转时，电枢绕组元件从一条支路，经过电刷短路，进入另一条支路，其电流方向改变的过程。换向的外观表现是在电刷和换向器间常出现火花。若火花在电刷下的范围很小，亮度很弱，呈现兰色，对电机并无危害。若电刷下火花范围较大、比较强烈，对电机会有危害。 改善换向的方法 安装换向极 正确选用电刷 直流电机的空载磁场 直流电机的磁路 直流电机的空载磁场 直流电机负载时的磁场 电机负载运行时，电枢绕组中有电流流过，它将产生一个电枢磁势。电机的气隙磁场是由主极磁势和电枢磁势共同建立的。 直流电机的电枢反应 负载时电枢磁势对主磁场的影响称为电枢反应。负载时的合成磁场如图所示。 电枢反应的性质 气隙磁场发生畸变。 对主磁场有去磁作用。 直流电机的基本方程 电压平衡方程式 转距平衡方程式 功率平衡方程式 电压平衡方程式 因为E与通入的电流方向相反，所以叫反电