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直流电动机教案精选

目

录

CONTENCT

直流电动机基本原理与结构

直流电动机运行特性分析

直流电动机控制电路设计与实践

直流电动机维护保养与故障排除

直流电动机性能评估与优化建议

总结回顾与拓展延伸

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直流电动机基本原理与结构

磁场作用

电流方向

换向器作用

直流电动机利用磁场对电流的作用力产生转矩，从而驱动电机旋转。当通电导体在磁场中受到力的作用时，力的方向遵循左手定则。

在直流电动机中，电流方向不断改变，使得导体在磁场中受到的力方向不断改变，从而实现电机的连续旋转。

换向器是直流电动机的关键部件之一，用于改变电流方向，使电机能够持续旋转。

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定子

转子

换向器

电刷

换向器用于改变电流方向，使电机能够持续旋转。它通常由多个铜片组成，与电刷配合实现电流方向的改变。

转子是直流电动机的旋转部分，由铁芯和绕组组成。当通电时，转子在磁场中受到力的作用而旋转。

定子是直流电动机的静止部分，通常由硅钢片叠压而成，内嵌有线圈，用于产生磁场。

电刷是直流电动机的易损件之一，用于将电流引入换向器。电刷与换向器之间的接触电阻对电机的性能有很大影响。

换向器作用

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换向器的主要作用是改变电流方向，使电机能够持续旋转。它通过不断地改变电流通路，使得电机在旋转过程中始终保持正确的电流方向。

电刷作用

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电刷的主要作用是将电流引入换向器，同时与换向器配合实现电流方向的改变。电刷的质量对电机的性能有很大影响，因此需要定期检查和更换电刷。

换向器与电刷的配合

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换向器和电刷之间的配合对电机的性能至关重要。如果配合不良，会导致电机火花过大、效率低下等问题。因此，在安装和使用过程中需要确保换向器和电刷的配合良好。

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直流电动机运行特性分析

机械特性曲线定义

反映电动机的负载能力

确定电动机的工作状态

分析电动机的调速性能

表示直流电动机在额定电压和额定磁通下，电动机转速n与电磁转矩T之间的关系曲线。

通过曲线可以了解电动机在不同负载下的转速变化情况，从而判断其带负载的能力。

根据曲线可以确定电动机的稳定工作区域，以及在不同工作条件下的性能表现。

通过比较不同电压或磁通下的机械特性曲线，可以分析电动机的调速范围和调速性能。

改变电枢电压调速

改变磁通调速

通过改变电枢电压来改变电动机的转速，实现调速的目的。这种方法简单易行，但调速范围有限。

通过改变电动机的磁通来改变转速，实现调速。这种方法可以获得较宽的调速范围，但需要配备专门的磁通调节装置。

电枢回路串电阻调速：通过在电枢回路中串联电阻来改变电动机的转速，实现调速。这种方法简单易行，但效率低，且调速范围有限。

80%

80%

100%

改变磁通调速方法可以获得较宽的调速范围，而改变电枢电压和电枢回路串电阻调速方法的调速范围相对较窄。

改变电枢电压调速方法的效率较高，而改变磁通和电枢回路串电阻调速方法的效率较低。

改变磁通调速方法需要配备专门的磁通调节装置，设备相对复杂；而改变电枢电压和电枢回路串电阻调速方法的设备相对简单。

调速范围

效率

设备复杂性

将电动机直接接入额定电压的电源，使电动机迅速达到额定转速。这种方法简单方便，但起动电流较大，对电网和电动机本身都有较大的冲击。

通过降低电源电压来减小起动电流，使电动机平稳起动。这种方法可以减小对电网和电动机的冲击，但需要配备专门的降压装置。

降压起动

直接起动

能耗制动

在电动机切断电源后，立即在电枢回路中串入制动电阻，使电动机迅速减速停车。这种方法简单易行，但制动时间较长，且制动过程中会产生较大的热量。

反接制动

在电动机切断电源后，立即改变电枢电压的极性，使电动机产生反向转矩而迅速停车。这种方法制动迅速，但需要配备专门的反接装置。

保持励磁绕组电压极性不变，通过改变电枢绕组电压极性来实现电动机的反转。这种方法简单易行，但需要配备专门的换向开关。

电枢反接法

保持电枢绕组电压极性不变，通过改变励磁绕组电压极性来实现电动机的反转。这种方法也可以实现反转，但需要同时改变励磁绕组的接线方式。

励磁反接法

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直流电动机控制电路设计与实践

电源电路

为控制电路提供稳定的直流电源，通常采用整流、滤波和稳压电路。

输入电路

接收来自控制信号源的输入信号，如开关量、模拟量等，并进行相应的处理。

控制电路

根据输入信号的要求，产生相应的控制信号，驱动直流电动机运转。

保护电路

对电动机及控制电路进行过载、短路等故障保护。

输出电路

将控制信号转换为适合驱动电动机的功率信号。

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电源故障

输入信号故障

控制电路故障

电动机故障

保护电路动作

检查电源电路是否正常，如整流桥、滤波电容、稳压管等是否损坏。

检查输入信号源是否正常，如开关、传感器等是否损坏或接触不良。

检查控制电路中的元器件是否损坏，如电阻、电容、晶体管等。