任务一 直流电动机的认识和拆装调试

知识点一 、直流电动机的工作原理

电机的基本知识1 、电机的定义： 利用电磁感应原理工作的、实现能量转换的机械装置2 、电机的分类： 发电机：机械能转换为电能。交、直流 变压器：电能转换为电能。点能的传输 电动机：电能转换为机械能。交、直流 特种电机：信号的转换和传递。包括以上类型3 、电磁感应原理： (1) 、电生磁 (2) 、磁生电 (3) 、电磁生力

一、直流电动机直流电机： 实现直流电能和机械能相互转换的电气设备。分类：

直流电动机 电能→机械能 直流发电机 机械能→电能直流电动机的主要优点： 起动性能和调速性能好，过载能力大。直流电机的主要缺点：电流换向问题。

二、基本工作原理1 、原理

图中 N 、 S 为一对固定的磁极，abcd 是装在可以转动的圆柱体表面上的一个线圈称为电枢，把线圈的两端分别接到两个圆环（称为滑环）上，在滑环上分别放上两个固定不动的由石墨制成的电刷 A 和 B 。通过电刷和把旋转着的电路与外部电路相联接。载流导体 ab 、 cd

上 受 到 的 电 磁 力 为f=Bli(N) 。 

2 、直流电动机的可逆原理

在上图所示瞬间，线圈由原动机驱动，分析线圈 abcd 中感应电动势的方向，这时电刷 A 呈正极性，电刷 B 呈负极性。当线圈逆时针方向旋转 180 度时，这时导体 cd 位于N 极下，导体 ab 位于 S 极下，各导体中电动势都分别改变了方向 , 但是电刷 A 始终有正极性，电刷 B 始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的的电动势。

从以上分析可以看出，一台直流电机原则上既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，只是其输入输出的条件不同而已。这种同一台电机，既能作发电机又能作电动机运行的原理，在电机学理论中称为电机的可逆原理。

知识点二 直流电机的结构及铭牌一、结构 直流电机是由静止的定子部分和转动的转子部分构成的，

定、转子之间有一定大小的间隙（以后称为气隙）。（ 1 ）定子部分：直流电机工作时固定不动的部分。 主磁极  又称主极。在一般大中型直流电机中，主磁极是一

种电磁铁。 换向极  容量在 1kw 以上的直流电机，在相邻两主磁极之

间要装上换向极。换向极又称附加极或间极，其作用为了改善直流电机的换向。

机座  一般直流电机都用整体机座。所谓整体机座，就是一个机座同时起两方面的作用：一方面起导磁的作用，一方面起机械支撑的作用。

电刷装置  电刷装置是把直流电压、直流电流引入或引出的装置。

直流电动机结构示意图

（ 2 ）转子部分：直流电机工作时转动的部分。

电枢铁心  电枢铁心作用有二，一个是作为主磁路的主要部分；另一个是嵌放电枢绕组。

电枢绕组 它是直流电机的主要电路部分，是通过电流和感应产生电动势以实现机电能量转换。

换向器 在直流发电机中，它的作用是将绕组内的交变电动势转换为电刷端上的直流电动势；在直流电动机中，它将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流。

二、铭牌数据1 、额定功率  即输出功率，直流电动机为机械功率

  

2 、额定电压   电枢绕组电压   

3 、额定电流    

4 、额定转速     

5 、电动机轴上输出的额定转矩

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)(9550 mN

n

kwPPT

N

N

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NN

)(10 3 kwIUP NNN

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知识点三 直流电动机的电动势、转矩和功率

一、直流电机的励磁方式励磁方式：电枢绕组与励磁绕组接电源的方式。分为： 他励 电枢绕组与励磁绕组分别接电源，包括永久性磁

铁 并励 电枢绕组与励磁绕组并联后接同一电源 串励 电枢绕组与励磁绕组串联后接同一电源 复励 励磁绕组一部分与电枢绕组并联，一部分与电枢

绕 组串联注意电枢电流与额定电流的关系

二、电枢绕组的感应电动势、转矩和功率

1 、当电机旋转时电枢绕组内导体会切割磁力线，产生电动势。电刷两端总的电动势为

2 、电枢绕组的电磁转矩和功率

当电枢绕组通电时，在绕组的导体内会产生电磁力，使转子旋转形成一定的转矩，称为电磁转矩，其值为

3 、电动机输出功率为机械功率

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三、直流电动机的工作特性1 、直流电动机的基本方程式 当电动机稳态运行时，有几个平衡关系，分别用以下方

程式表示：（ 1 ）电动势平衡方程 式中： U 是外加电压； Ra 是电枢回路电阻，其中包

括电刷和换向器之间的接触电阻。 （ 2 ）转矩平衡方程 稳态运行时，作用在电动机转轴上的转矩有三个。电磁

转矩 T 为驱动转矩，在电机稳态运行时，必须与负载转矩及空载转矩相平衡，即

T：电磁转矩、 To ：空载转矩、 T2 ：负载阻转

矩

LTTTT 02

（ 3 ）功率平衡方程

式中： P1=UIa—— 电动机从电源输入的电功率（ kW ）

PM=EaIa—— 电磁功率 PCua=Ia2Ra—— 电枢回路的铜损耗 TΩ=T2Ω+T0Ω

PM= P2 + P0

式中： PM=TΩ 为电磁功率； P2= T2Ω为转轴输出的机械功率； P0= T0Ω为包括机械摩擦损耗 Pm 和铁损

耗 PFe 在内的空载损耗。 总损耗 ΣP= Pcua+ Pm + PFe

aaaaa RIIEUI 2

2 、并励直流电动机的工作特性 工作特性表达式：

T

CC

R

C

Un

Te

a

e

N2

n0

nN

TN

T

n

Δn

技能训练一 直流电动机的认识和拆装、调试

一、现场教学 1 、电机拆装工艺 2 、所需工具二、拆装电机 1 、拆开电机 2 、查看电机结构，说明各部分作用 3 、分析某部分有问题，会出现什么现象 4 、根据故障现象，排除故障 5 、安装电机

三、通电试验 1 、注意安全 2 、在老师指导下接通电源，检查电机是否运行

正常 3 、解决试验过程中存在的问题四、小结 1 、注意事项强调。

2 、共性问题的解答五、互动 1 、直流电动机工作时电磁原理的应用 2 、电机各部分的位置及作用 3 、电机通电时要先加哪个绕组的电源？为什么？