直 流 电 动 机 型号 Z4-112/2-1 励磁方式 并励 额定功率 5.5kW 励磁电压 180V 额定电压 440V 励磁电流 0.4A 额定电流 15A 额定效率 81.2% 额定转速 3000r/min 绝缘等级 B级 定额 连续 出厂日期 ????年??月 ????电机厂 铭牌2 例1： 一台直流电动机的额定数据为：PN=13KW，UN=220V，nN=1500r/min，ηN=87.6%，求额定输入功率PIN、额定电流IN和额定输出转矩T2N。 解： 第1章 直流电机 直流电动机 能力目标： 1、能正确分析直流电动机的工作原理 2、能根据直流电动机的结构类型，定性地分析其机械特性 3、能定性分析直流电动机的启动、调速和制动方法 知识目标： 1、掌握直流电机工作原理 2、了解直流电机励磁的类型和调速特性 3、了解直流电机应用场合 直流电机概述 直流电机是电机的主要类型之一。 按照用途分： 直流发电机：机械能 直流电能;可以获得直流电源。它也可作为电动机使用； 直流电动机：直流电能 机械能； 由于其具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合，得到广泛使用。 测速发电机:机械信号 电信号 伺服电机：电信号 机械信号 直流电动机应用图片 任务1 认识直流电机 一、 直流电动机的工作原理 图中N和S是一对固定的（主）磁极，用来建立恒定磁场。两磁极之间有一个可以转动的圆柱形铁心，铁心上固定着线圈abcd。线圈的ad端接在随电枢一起旋转的两片半圆形铜片上，这两个铜片合称为换向器，换向器固定在转轴上且与转轴绝缘。铁心、线圈和换向器组合在一起形成电枢。电刷A、B分别与换向片接触而通向外电路。 通电线圈在磁场中要受到磁场力的作用。假设电刷A与电源的正极相连，电刷B与电源的负极相连，电流经A-d-c-b-a-B形成回路。根据左手定则，线圈ab受力向右，线圈cd受力向左。这样就形成一个转矩，使电枢逆时针方向旋转， 二、 直流电动机的基本结构 直流电机由定子（固定不动）与转子（旋转）两大部分组成，定子与转子之间有空隙,称为气隙。 定子部分包括主磁极、换向极、电刷、机座等； 转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等。 直流电机的主磁极 1、定子部分 （2）换向磁极 减小电刷与换向器之间的火花。由铁心和绕组构成。换向极铁心一般用整块钢制成，如换向要求较高，则用1.0mm～1.5mm厚的钢板叠压而成，其绕组中流过的是电枢电流。换向极装在相邻两主极之间，用螺钉固定在机座上。 （1）主磁极 主磁极的作用是产生气隙磁场，由铁心和绕组（励磁绕组）构成。铁心一般由0.5mm～1.5mm厚的低碳钢板冲片叠压而成，包括极身和极靴两部分。极靴做成圆弧形，以使磁极下气隙磁通较均匀。极身上面套有励磁绕组，绕组中通入直流电流。整个磁极用螺钉固定在机座上。 16 13 （3）电刷装置 电刷与换向器配合可以把转动的电枢绕组电路和外电路连接并把电枢绕组中的交流量转变成电刷端的直流量。电刷装置如图所示。电刷组的个数，一般等于主磁极的个数。 直流电机的电刷装置 （4）机座 机座既可以固定主磁极、换向极、端盖等，又是电机磁路的一部分（称为磁轭）。机座一般用铸钢或厚钢板焊接而成，具有良好的导磁性能和机械强度。 二、转子 1.2 直流电机的结构 直流电机的转动部分称为转子，又称电枢。 包括： 电枢铁心、电枢绕组、换向器、 转轴、 轴承、风扇等。 二、转子 2、转子(电枢)部分 （1）电枢铁心 电枢铁心是电机磁路的一部分，其外圆周开槽，用来嵌放电枢绕组。电枢铁心一般用0.5mm厚、两边涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠压而成，如图所示。电枢铁心固定在转轴或转子支架上。铁心较长时，为加强冷却，可把电枢铁心沿轴向分成数段，段与段之间留有通风孔。 铁心的主要部件：?? 电枢铁心冲片 (0.35-0.5mm厚) （硅钢片） 涂绝缘漆冲片叠压而成 均匀开槽 2、转子(电枢)部分 （2）电枢绕组 作用是产生感应电动势或通过电枢电流产生电磁转矩，实现机电能量转换的主要部件。通常用绝缘导线绕成线圈，按一定规律连接而成。电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥善 地绝缘（右图），并用槽楔压紧。大型电机电枢绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。 电枢绕组 （3）换向器 换向器是由多个紧压在一起的梯形铜片构成的一个圆筒，片与片之间用一层薄云母绝缘，电枢绕组与换向片按一定规律连接。换向器与转轴固定在一起。 3 换向器 作用：在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流电动机中，换向器起逆变作用，因此换向器是直流电机的关键部件之一。 构成：换向器由许多具有换向片排成一个圆筒，其间用云母片绝缘，两端再用两个V形环夹紧而构成。每个电枢线圈首端和尾端的引线，分别焊入相应换向片的升高片内。 （4）转轴 对于小容量直流电机,电枢铁心就装在转轴上。 三、 直流电动机的分类 直流电机的励磁方式 复励：励磁绕组一部分与电枢绕组串联，另一部分与电枢绕组并联。并励绕 组匝数多而线径细，串励绕组匝数少而线径粗。 他励：励磁绕组的电流由独立电源提供的。即励磁电路与电枢电路没有电 的连接。 并励：励磁绕组与电枢绕组并联。励磁电压等于电枢电压，励磁绕组匝数较 多，且用较细的导线绕制，电阻较大。 串励： 励磁绕组与电枢绕组串联。励磁电流和电枢电流相等，励磁绕组流过的电流较大，应有较小的电阻，所用导线要粗且匝数较少。 四、 直流电动机的铭牌 (1) 型号。国产电动机的型号一般采用大写的汉语拼音字母和数字表示电动机的结构和使用特点。 例如： Z2 ___ 56 / 4—2 Ｚ表示直流电动机 设计代号，表示第二次设计 机座中心高56mm 磁极数为4 2号铁心长度 Z2-56/4-2 铭牌1 产品代号的含义如下： 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：防暴安全型直流电动机； 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。 (2) 额定功率PN。指电动机在额定情况下轴上输出的机械功率。单位是kW或W。 (3) 额定电压UN。在额定情况下，电动机直流电源的电压。单位是V。 (4) 额定电流IN。在额定负载时，电源输入到电动机的允许电流，单位是A。 (5) 额定转速nN。电机运行在额定电压、额定电流、额定功率时所对应的转速，单位是r/min。 (6) 励磁。指电机的励磁方式，包含他励、并励、串励、 复励等。 (7) 励磁电压。电机在额定状态下励磁绕组两端所加的电压，对于并励的电机，励磁电压等于电机的额定电压； 对于他励电机，励磁电压要根据情况来定。单位是V。 (8) 励磁电流。电机产生主磁通所需要的励磁电流，单位是A。 Z2-56/4-2 (9) 定额。指电机在额定状态下可以持续运行的时间和顺序。 例如标有“连续”，则表示电机可以不受时间限制连续运行;标有“25%”，则表示电机在一个周期内工作25%的时间，休息75%的时间。 (10) 温升。 表示电机允许发热的一个限度。 温升限度取决于电机所使用的绝缘材料。 （11）额定效率。额定功率与输入功率之比。 Z2-56/4-2 ﹪ 四、直流电机的额定数据 * * 额定容量PN： 输出功率，单位kW 额定电压UN：额定状态下出线端电压，单位V 额定电流IN：额定状态下出线端电流，单位A 额定转速nN： 额定状态下的电机转速，单位r/min 直流发电机： PN＝UN· IN 直流电动机： PN＝UN· IN ·?N η伊塔 ★ 额定励磁电压、额定励磁电流和励磁方式等。 电动机轴上输出的额定转矩：
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