direct current motor，DC motor
中文名称：直流电动机
英文名称：direct current motor，DC motor
定义：将直流电能转换为机械能的转动装置。电动机定子提供磁场，直流电源向转子
的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。
直流电机中的励磁绕组跟电枢绕组的作用分别是什么？
电动机的作用是将电能转换为机械能。电动机分为交流电动机和直流电动机两大类。(一) 交流电动机及其控制
交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。
1. 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的构造也分为两部分：定子与转子。
（1）定子：
定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。
（2）转子：
转子是重点掌握的部分，转子有两种，鼠笼式与绕线式。掌握他们各自的特点与区别。鼠笼式用于中小功率（100k以下）的电动机，他的结构简单，工作可靠，使用维护方便。绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为0.2-1.5mm之间。
掌握定子绕组的接线方法。
2. 三相异步电动机的工作原理
掌握公式n1=60f/P、S=(n1-n)/n1、n=(1-S)60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式，进行计算。同时记住：通常电动机在额定负载下的转差率SN约为0.01-0.06。书上的例题要重点掌握。
3. 三相异步电动机铭牌上的数据
（1）型号：掌握书上的例子。
（2）额定值：一般了解，掌握额定频率和额定转速，我国的频率为50赫兹。
（3）连接方法：有Y型和角型。
（4）绝缘等级和温升：掌握允许温升的定义。
（5）工作方式：一般了解。
4. 三相异步电动机的机械特性
掌握额定转矩、最大转矩与启动转矩的关系。书上的公式要掌握并能灵活运用进行计算。同时记住以下内容：
（1）在等速转动时，电动机的转矩必须和阻转矩相平衡。
（2）当负载转矩增大时，最初瞬间电动机的转矩T（3）一般三相异步电动机的过载系数是1.8-2.2 .
（4）电动机刚启动时n=0,s=1.
5. 三相异步电动机的起动
（1）直接起动
启动时转差率为1，转子中感应电动势很大，转子电流也很大。当电动机在额定电压下启动
时，称为直接启动，直接启动的电流约为额定电流的5-7倍。一般来说，额定功率为7.5kw 以下的小容量异步电动机可直接起动。
直接起动控制线路所用电器包括组合开关、按钮、交流接触器中间继电器、热继电器及熔断器。掌握它们各自的特点，同时掌握熔断器熔丝额定电流的计算。
直接起动控制电路：掌握其控制原理。
（2）鼠笼式异步电动机的降压起动。
掌握星型-角型起动和自耦变压器降压起动的工作原理
（3）绕线式三相异步电动机的起动
一般了解。
6. 三相异步电动机的正反转控制
一般了解
7. 三相异步电动机的调速
该部分较重要，要对公式理解。改变电动机的转速有三种可能，即改变频率、改变绕组的磁极对数或改变转差率。
8. 同步电动机
（1）同步电动机的构造
要与异步电动机进行对比区分。
（2）同步电动机的工作原理
了解同步电动机的转速是恒定的，不随负载而变化。同步电动机的转速是不能调节的。
1、直流电动机的工作原理
一般了解
2、直流电动机的构造
分为两部分：定子与转子。记住定子与转子都是由那几部分构成的，注意：不要把换向极与换向器弄混淆了，记住他们两个的作用。
定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。
转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。
3、直流电动机的励磁方式
直流电动机的性能与它的励磁方式密切相关，通常直流电动机的励磁方式有4种：直流他励电动机、直流并励电动机、直流串励电动机和直流复励电动机。掌握4种方式各自的特点：
直流他励电动机: 励磁绕组与电枢没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。
直流并励电动机: 并励绕组两端电压就是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多，因此具有较大的电阻，使得通过他的励磁电流较小。
直流串励电动机：励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。
直流复励电动机：电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。
4、直流电动机的技术数据
重点掌握额定效率与额定温升。
额定效率=输出功率/输入功率
额定温升指电动机的温度允许超过环境温度的最高允许值。铭牌上的温升是指电动机绕组的最高温升。
5、并励直流电动机的机械特性
掌握书上的例题。
6、并励直流电动机的起动、反转及调速
（1）起动和反转一般了解即可。
（2）调速：并励电动机有三种调速方法：
改变磁通。
改变电压
改变转子绕组回路电阻。
掌握它们各自的优缺点。
2. 控制电机
控制电机是指在自动控制系统中用作检测、比较、放大和执行等作用的电机。
（1）直流伺服电动机
掌握永磁直流伺服电动机的分类及特点；普通型转子永磁直流伺服电动机与小惯量型转子直流伺服电动机的区别。
永磁直流伺服电动机的工作原理及性能
理解工作原理，对性能要掌握
（2）交流伺服电动机
交流伺服电动机的结构及其工作原理一般了解，重点掌握其性能。
（3）步进电动机
掌握步进电动机的优点和主要性能指标，其他一般了解即可。
电机的主磁场一般由套在主极铁心上的励磁绕组通过电流产生。励磁绕组与电枢回路之间的连接方式有：他励、并励、串励、复励。不同的励磁方式对电机的性能将产生较大的影响。
直流电机空载时的磁场由励磁绕组单独激励，其分布取决于磁路的情况。一般情况下，直流电机的空载磁通密度分布呈平顶波。
当直流电机负载时，电枢绕组绕组中的电枢电流将产生电枢磁势，电枢磁势对主磁场的分布和主磁通的大小将产生一定的影响，这种影响称为电枢反应。
交轴电枢反应将使主磁场发生畸变，当磁路饱和时会对主磁场产生去磁作用。当电刷偏离几何中性线时，还将产生去磁或者增磁的直轴电枢反应。
发电机和电动机是直流电机的两种运行状态。在两种状态下，电枢绕组中均产生感应电势。感应电势的公式Ea=CeΦn表明感应电势的大小正比于转速及每极磁通。在发电机中Ea>U，在电动机中U>Ea。
同样，直流发电机和电动机中均存在电磁转矩。其公式T=CTΦIa表明电磁转矩的大小正比于电枢电流和每极磁通。在发电机中，电磁转矩是阻力转矩，在电动机中电磁转矩是拖动转矩。
直流电机的电势平衡方程反映了电机电路中各种量之间的关系。功率平衡方程表明了输入功率、输出功率和各种损耗之间的关系。电磁功率PM=TΩ=EaIa显示了机械功率和电磁功率之间的转换关系。
电动机的作用是将电能转换为机械能。电动机分为交流电动机和直流电动机两大类。
(一) 交流电动机及其控制
交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。
1. 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的构造也分为两部分：定子与转子。
（1）定子：
定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。
（2）转子：
转子是重点掌握的部分，转子有两种，鼠笼式与绕线式。掌握他们各自的特点与区别。鼠笼式用于中小功率（100k以下）的电动机，他的结构简单，工作可靠，使用维护方便。绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为0.2-1.5mm之间。
掌握定子绕组的接线方法。
2. 三相异步电动机的工作原理
掌握公式n1=60f/P、S=(n1-n)/n1、n=(1-S)60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式，进行计算。同时记住：通常电动机在额定负载下的转差率SN约为0.01-0.06。书上的例题要重点掌握。
3. 三相异步电动机铭牌上的数据
（1）型号：掌握书上的例子。
（2）额定值：一般了解，掌握额定频率和额定转速，我国的频率为50赫兹。
（3）连接方法：有Y型和角型。
（4）绝缘等级和温升：掌握允许温升的定义。
（5）工作方式：一般了解。
4. 三相异步电动机的机械特性
掌握额定转矩、最大转矩与启动转矩的关系。书上的公式要掌握并能灵活运用进行计算。同时记住以下内容：
（1）在等速转动时，电动机的转矩必须和阻转矩相平衡。
（2）当负载转矩增大时，最初瞬间电动机的转矩T（3）一般三相异步电动机的过载系数是1.8-2.2 .
（4）电动机刚启动时n=0,s=1.
5. 三相异步电动机的起动
（1）直接起动
启动时转差率为1，转子中感应电动势很大，转子电流也很大。当电动机在额定电压下启动时，称为直接启动，直接启动的电流约为额定电流的5-7倍。一般来说，额定功率为7.5kw 以下的小容量异步电动机可直接起动。
直接起动控制线路所用电器包括组合开关、按钮、交流接触器中间继电器、热继电器及熔断器。掌握它们各自的特点，同时掌握熔断器熔丝额定电流的计算。
直接起动控制电路：掌握其控制原理。
（2）鼠笼式异步电动机的降压起动。
掌握星型-角型起动和自耦变压器降压起动的工作原理
（3）绕线式三相异步电动机的起动
一般了解。
6. 三相异步电动机的正反转控制
一般了解
7. 三相异步电动机的调速
该部分较重要，要对公式理解。改变电动机的转速有三种可能，即改变频率、改变绕组的磁极对数或改变转差率。
8. 同步电动机
（1）同步电动机的构造
要与异步电动机进行对比区分。
（2）同步电动机的工作原理
了解同步电动机的转速是恒定的，不随负载而变化。同步电动机的转速是不能调节的。
1、直流电动机的工作原理
一般了解
2、直流电动机的构造
分为两部分：定子与转子。记住定子与转子都是由那几部分构成的，注意：不要把换向极与换向器弄混淆了，记住他们两个的作用。
定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。
转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。
3、直流电动机的励磁方式
直流电动机的性能与它的励磁方式密切相关，通常直流电动机的励磁方式有4种：直流他励电动机、直流并励电动机、直流串励电动机和直流复励电动机。掌握4种方式各自的特点：
直流他励电动机: 励磁绕组与电枢没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。
直流并励电动机: 并励绕组两端电压就是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多，因此具有较大的电阻，使得通过他的励磁电流较小。
直流串励电动机：励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。
直流复励电动机：电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。
4、直流电动机的技术数据
重点掌握额定效率与额定温升。
额定效率=输出功率/输入功率
额定温升指电动机的温度允许超过环境温度的最高允许值。铭牌上的温升是指电动机绕组的最高温升。
5、并励直流电动机的机械特性
掌握书上的例题。
6、并励直流电动机的起动、反转及调速
（1）起动和反转一般了解即可。
（2）调速：并励电动机有三种调速方法：
改变磁通。
改变电压
改变转子绕组回路电阻。
掌握它们各自的优缺点。
2. 控制电机
控制电机是指在自动控制系统中用作检测、比较、放大和执行等作用的电机。
（1）直流伺服电动机
掌握永磁直流伺服电动机的分类及特点；普通型转子永磁直流伺服电动机与小惯量型转子直流伺服电动机的区别。
永磁直流伺服电动机的工作原理及性能
理解工作原理，对性能要掌握
（2）交流伺服电动机
交流伺服电动机的结构及其工作原理一般了解，重点掌握其性能。
（3）步进电动机
掌握步进电动机的优点和主要性能指标，其他一般了解即可
换向器是直流电动机的一种特殊装置，主要由许多换向片组成，每两个相邻的换向片中间是绝缘片。在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路联接。换向器是直流电动机的结构特征，易于识别。
电机的主磁场一般由套在主极铁心上的励磁绕组通过电流产生。励磁绕组与电枢回路之间的连接方式有：他励、并励、串励、复励。不同的励磁方式对电机的性能将产生较大的影响。
直流电机空载时的磁场由励磁绕组单独激励，其分布取决于磁路的情况。一般情况下，直流电机的空载磁通密度分布呈平顶波。
当直流电机负载时，电枢绕组绕组中的电枢电流将产生电枢磁势，电枢磁势对主磁场的分布和主磁通的大小将产生一定的影响，这种影响称为电枢反应。
交轴电枢反应将使主磁场发生畸变，当磁路饱和时会对主磁场产生去磁作用。当电刷偏离几何中性线时，还将产生去磁或者增磁的直轴电枢反应。
发电机和电动机是直流电机的两种运行状态。在两种状态下，电枢绕组中均产生感应电势。感应电势的公式Ea=CeΦn表明感应电势的大小正比于转速及每极磁通。在发电机中Ea>U，在电动机中U>Ea。
同样，直流发电机和电动机中均存在电磁转矩。其公式T=CTΦIa表明电磁转矩的大小正比于电枢电流和每极磁通。在发电机中，电磁转矩是阻力转矩，在电动机中电磁转矩是拖动转矩。
直流电机的电势平衡方程反映了电机电路中各种量之间的关系。功率平衡方程表明了输入功率、输出功率和各种损耗之间的关系。电磁功率PM=TΩ=EaIa显示了机械功率和电磁功率之间的转换关系。
同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。
一、发电机获得励磁电流的几种方式
1、直流发电机供电的励磁方式：这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大
轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10MW以上的机组中很少采用。
2、交流励磁机供电的励磁方式，现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。为了提高励磁调节速度，交流励磁机通常采用100——200HZ的中频发电机，而交流副励磁机则采用400——500HZ的中频发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内，转子只有齿与槽而没有绕组，像个齿轮，因此，它没有电刷，滑环等转动接触部件，具有工作可靠，结构简单，制造工艺方便等优点。缺点是噪音较大，交流电势的谐波分量也较大。
3、无励磁机的励磁方式：
在励磁方式中不设置专门的励磁机，而从发电机本身取得励磁电源，经整流后再供给发电机本身励磁，称自励式静止励磁。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供给发电机励磁，这种
励磁方式具有结简单，设备少，投资省和维护工作量少等优点。自复励磁方式除没有整流变压外，还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。这种互感器的作用是在发生短路时，给发电机提供较大的励磁电流，以弥补整流变压器输出的不足。这种励磁方式具有两种励磁电源，通过整流变压器获得的电压电源和通过串联变压器获得的电流源。
二、发电机与励磁电流的有关特性
1、电压的调节
自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。无功负荷电流是造成发电机端电压下降的主要原因，当励磁电流不变时，发电机的端电压将随无功电流的增大而降低。但是为了满足用户对电能质量的要求，发电机的端电压应基本保持不变，实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流。
2、无功功率的调节：
发电机与系统并联运行时，可以认为是与无限大容量电源的母线运行，要改变发电机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化，此时发电机的无功电流也跟着变化。当发电机与无限大容量系统并联运行时，为了改变发电机的无功功率，必须调节发电机的励磁电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是只是改变了送入系统的无功功率。
3、无功负荷的分配：
并联运行的发电机根据各自的额定容量，按比例进行无功电流的分配。大容量发电机应负担较多无功负荷，而容量较小的则负提供较少的无功负荷。为了实现无功负荷能自动分配，可以通过自动高压调节的励磁装置，改变发电机励磁电流维持其端电压不变，还可对发电机电压调节特性的倾斜度进行调整，以实现并联运行发电机无功负荷的合理分配。
三、自动调节励磁电流的方法
在改变发电机的励磁电流中，一般不直接在其转子回路中进行，因为该回路中电流很大，不便于进行直接调节，通常采用的方法是改变励磁机的励磁电流，以达到调节发电机转子电流的目的。常用的方法有改变励磁机励磁回路的电阻，改变励磁机的附加励磁电流，改变
可控硅的导通角等。这里主要讲改变可控硅导通角的方法，它是根据发电机电压、电流或功率因数的变化，相应地改变可控硅整流器的导通角，于是发电机的励磁电流便跟着改变。这套装置一般由晶体管，可控硅电子元件构成，具有灵敏、快速、无失灵区、输出功率大、
体积小和重量轻等优点。在事故情况下能有效地抑制发电机的过电压和实现快速灭磁。自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。被测量信号（如电压、电流等），经测量单元变换后与给定值相比较，然后将比较结果（偏差）经前置放大单元和功率放大单元放大，并用于控制可控硅的导通角，以达到调节发电机励磁电流的目的。同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步，以保证控硅的正确触发。调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元。励磁系统稳定单元用于改善励磁系统的稳定性。限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元，一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。
四、自动调节励磁的组成部件及辅助设备
自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器；励磁装置需要提供以下电流，厂用AC380v、厂用DC220v控制电源.厂用DC220v合闸电源；需要提供以下空接点，自动开机.自动停机.并网（一常开，一常闭）增，减；需要提供以下模拟信号，发电机机端电压100V，发电机机端电流5A，母线电压100V，励磁装置输出以下继电器接点信号；励磁变过流，失磁，励磁装置异常等。
励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关，助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器等组成。在同步发电机发生内部故障时除了必须解列外，还必须灭磁，把转子磁场尽快地减弱到最小程度，保证转子不过的情况下，使灭磁时间尽可能缩短，是灭磁装置的主要功能。根据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。
近十多年来，由于新技术，新工艺和新器件的涌现和使用，使得发电机的励磁方式得到了不断的发展和完善。在自动调节励磁装置方面，也不断研制和推广使用了许多新型的调节装置。由于采用微机计算机用软件实现的自动调节励磁装置有显著优点，目前很多国家都在研制和试验用微型机计算机配以相应的外部设备构成的数字自动调节励磁装置，这种调节装置将能实现自适应最佳调节。
获得励磁电流的方法称为励磁方式。目前采用的励磁方式分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。现说明如下：
1 直流励磁机励磁直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或者他励接法。采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供给。如图15.5所示。
2 静止整流器励磁同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励(有时采用永磁发电机)。副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机，而主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。(见图15.6）
3 旋转整流器励磁静止整流器的直流输出必须经过电刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对于大容量的同步发电机，其励磁电流达到数千安培，使得集电环严重过热。因此，在大容量的同步发电机中，常采用不需要电刷和集电环的旋转整流器励磁系统，如图15.7所示。主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置，故又称为无刷励磁系统。
电枢绕组：始端A1－末端A2 换向绕组：始端B1－末端B2 补偿绕组：始端C1－末端C2 串励绕组：始端D1－末端D2 并励绕组：始端E1－末端E2 他励绕组：始端F1－末端F2
专业资料 电机简要学习手册 2015-2-3
一、直流电机原理与控制方法 1直流电机简介 直流电机（DM）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能 （直流发电机）的旋转电机。 它是能实现直流电能和机械 能互相转换的电机。当它作电 动机运行时是直流电动机，将 电能转换为机械能；作发电机 运行时是直流发电机，将机械 能转换为电能。 直流电机由转子（电枢）、定子（励磁绕组或者永磁体）、换向器、电刷等部分构成，以其良好的调速性能以至于在矢量控制出现以前基本占据了电机控制领域的整座江山。但随着交流电机控制技术的发展，直流电机的弊端也逐渐显现，在很多领域都逐渐被交流电机所取代。但如今直流电机仍然占据着不可忽视的地位，广泛用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械，龙门刨床等等，所以对直流电机的了解和研究仍然意义重大。 2 直流电动机基本结构与工作原理 2.1 直流电机结构
如下图，是直流电机结构图，电枢绕组通过换向器流过直流电流与定子绕组磁场发生作用，产生转矩。定子按照励磁可分为直励，他励，复励。电枢产生的磁场会叠加在定子磁场上使得气隙主磁通产生一个偏角，称为电枢反应，通常加补偿绕组使磁通畸变得以修正。 2.2 直流电机工作原理 如图所示给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和 cd收到电磁力的作用， 其方向可由左手定则判 定，两段导体受到的力 形成了一个转矩，使得 转子逆时针转动。如果 转子转到如上图（b）所 示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。 此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定
直流电机常见故障的处理： 直流电机由于其启动转矩大，调速平稳，控制简单等优点，在生产生活中广泛应用。其按励磁方式可分为他励、并励、串励和并励。串励电动机在使用时，应注意不允许空载起动，不允许用带轮或链条传动；并励或他励电动机在使用时，应注意励磁回路绝对不允许开路，否则都可能因电动机转速过高而导致严重后果的发生。我们也知道在一定的条件下直流电动机和直流发电机可以相互转换的。下面我们主要说一下电机的一些常见故障。
电枢绕组接地故障 这是直流电动机绕组最常见的故障。电枢绕组接地故障一般常发生在槽口处和槽内底部，对其的判定可采用绝缘电阻表法或校验灯法，用绝缘电阻表测量电枢绕组对机座的绝缘电阻时，如阻值为零则说明电枢绕组接地；或者用图所示的毫伏表法进行判定，将36V低压电源通过额定电压为36V的低压照明灯后，连接到换向器片上及转轴一端，若灯泡发亮，则说明电枢绕组存在接地故障。具体到是哪个糟的绕组元件接地，则可用图所示的毫伏表法进行判定。将6～12V低压直流电源的两端分别接到相隔K／2或K／4的两换向片上（K 为换向片数），然后用毫伏表的一支表笔触及电动机轴，另一支表笔触在换向片上，依次测量每个换向片与电动机轴之间的电压值。若被测换向片与电动机轴之间有一定电压数值（即毫伏表有读数），则说明该换向片所连接的绕组元件未接地；相反，若读数为零，则说明该换向片所连接的绕组元件接地。最后，还要判明究竟是绕组元件接地还是与之相连接的换向片接地，还应将该绕组元件的端都从换向片上取下来，再分别测试加以确定。 电枢绕组接地点找出来后，可以根据绕组元件接地的部位，采取适当的修理方法。若接地点在元件引出线与换向片连接的部位，或者在电枢铁心槽的外部槽口处，则只需在接地部位的导线与铁心之间重新进行绝缘处理就可以了。若接地点在铁心槽内，一般需要更换电枢绕组。如果只有一个绕组元件在铁心槽内发生接地，而且电动机又急需使用时，可采用应急处理方法，即将该元件所连接的两换向片之间用短接线将该接地元件短接，此时电动机仍可继续使用，但是电流及火花将会有所加大。 电枢绕组短路故障 若电枢绕组严重短路，会将电动机烧坏。若只有个别线圈发生短路时，电动机仍能运转，只是使换向器表面火花变大，电枢绕组发热严重，若不及时发现并加以排除，则最终也将导致电动机烧毁。因此，当电枢绕组出现短路故障时，就必须及时予以排除。 电枢绕组短路故障主要发生在同槽绕组元件的匝间短路及上下层绕组元件之间的短路，查找短路的常用方法有： ①短路测试器法与前面查找三相异步电动机定子绕组匝问短路的方法一样，将短路测试器接通交流电源后，置于电枢铁心的某一槽上，将断锯条在其他各槽口上面平行移动，当出现较大幅度的振动时，则该槽内的绕组元件存在短路故障。 ②毫伏表法如图所示，将6.3V交流电压（用直流电压也可以）加在相隔K/2或K／4两换向片上，用毫伏表的两支表笔依次接触到换向器的相邻两换向片上，检测换向器的片间电压。在检测过程中，若发现毫伏表的读数突然变小，例如，图中4与5两换向片间的测试
直流电动机的励磁方式 直流电动机定子磁极的产生有两种，一种是用永久磁铁，另一种是给定子励磁绕组通入直流电。按励磁绕组与电枢绕组连接方式的不同可分为他励和自励两种。 他励指励磁与电枢回路在电气上相独立，自励则两者有直接的电气联系。自励多应用于小功率电机，而他励方式则多应用于中、大功率电机。自励的励磁方式又包括：并励、串励、复励等，其中复励又有积复励和差复励之分。直流电机的励磁方式如图所示： 图中，Ia为电枢电流，If为励磁电流。 图（a）为他励方式。励磁绕组与电枢绕组无联接关系，用外加电流进行励磁。 他励直流电机的励磁电流在运行中不能太小，易超速运行 图（b1）为并励方式。励磁绕组与电枢绕组共用同一直流电源，并且励磁绕组与电枢绕组呈并联关系。在性能上讲，他励与并励电机性能接近，具有较硬的机械特性，转速随负载变化小，磁通为一常值，转
矩随电枢电流成正比变化。但起动转矩小于串励电机。 他励与并励电机具有较硬的机械特性，转速随负载变化小，调速范围广，适用于转速要求稳定，而对起动转矩无特别要求的负载。如轧机、金属切削机床、纺织印染和印刷机械等。 并励直流电机的励磁绕组在运行中不能断开，否则易发生飞车。 图（b2）为串励方式。励磁线圈与电枢线圈相串联并共用电源，励磁电流即为电枢电流。串励直流电机具有软的机械特性，转速随负载的轻重变化较大，转矩近乎与电枢电流的平方成正比。起动转矩较他励、并励直流电机大 串励电机适用于要求起动转矩特别大，而对转速的稳定无要求的负载。主要用于起重及交通运输机械上。 串励电机不允许空载运行，易发生飞车。 图（b3a）、（b3b）为复励方式。复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组，一为与电枢并联的并励绕组，一为与电枢串联的串励绕组。若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若相反，称为差复励。复励直流电机具有并励和串励电机的“折中或复合”特点，其特性介于并励和复励电机之间。 复励直流电机适用于起动转矩较大，转速变化不大的负载，如冶金辅助机械、空气压缩机等。
第二篇直流电机 一、填空题： 1.直流电机电枢导体中的电动势是电动势，电刷间的电动势是电动势。 交流；直流 2.直流电机电枢绕组中流过的电流方向是___________的，产生电磁转矩的方向是___________的（填变化或 不变）。 变化；不变 3.直流电机的主磁路不饱和时，励磁磁动势主要消耗在________上。 气隙 4.直流电机空载时气隙磁密的波形曲线为____________波。 平顶 5.直流电机的磁化特性曲线是指电机空载时______________与______________之间的关系曲线。 每极气隙磁通0与励磁磁动势2F f（F0） 6.一台6极他励直流发电机，额定电流为150A，若采用单叠绕组，则电枢绕组的支路电流为A，若 采用单波绕组，则电枢绕组的支路电流为A。 25；75 7.一直流电机，Q u=S=K=22，2p=4，右行单叠绕组，绕组节距y=y K= ，y1= ，y2= 。 5；1；4或6；1；5 8.一台四极直流电机，元件数为21，换向片数为____________，构成左行单波绕组，则合成节距为 ____________，第一节距为____________，第二节距为____________，并联支路数为______________。 21；10；5；5；2 9.直流电机电刷放置的原则是：。 空载时正负电刷间的感应电动势最大 10.直流电机的励磁方式分为____________、____________、____________、____________。 他励；并励；串励；复励 11.直流电机负载运行时，___________ 对__________ 的影响称为电枢反应。 电枢磁动势；励磁磁场 12.直流发电机的电磁转矩是___________转矩，直流电动机的电磁转矩是___________转矩。 制动；驱动（或拖动） 13.直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是___________的；若为电动机，则直轴电 枢反应是___________的。 去磁；助磁（或增磁） 14.直流电机电刷在几何中性线上时，电枢反应的作用为：（1）_____________________________；（2）使物 理中性线_____________________________ ；（3）当磁路饱和时起_____________作用。 使气隙磁场发生畸变；；偏移几何中性线一个角度；；去磁作用 15.并励直流发电机自励建压的条件是：_____________________________，__________________________， __________________________________ 。 电机有剩磁；励磁绕组并联到电枢两端的极性正确；励磁回路的电阻小于与电机转速相应的临界电阻16.他励直流发电机的外特性是一条下垂的曲线，其原因有：(1)___________________；(2) ____________
电机及电机学概念 （electric machine and electric machine theory concept） 电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。 电动机也称电机（俗称马达），在电路中用字母"M"（旧标准用"D"）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。 电动机的种类 1．按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 2．按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。 同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。 异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 3．按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4．按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。 驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 5．按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6．按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。
电机简要学习手册 2015-2-3
一、直流电机原理与控制方法 1直流电机简介 直流电机（DM）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能 （直流发电机）的旋转电机。 它是能实现直流电能和机械 能互相转换的电机。当它作电 动机运行时是直流电动机，将 电能转换为机械能；作发电机 运行时是直流发电机，将机械 能转换为电能。 直流电机由转子（电枢）、定子（励磁绕组或者永磁体）、换向器、电刷等部分构成，以其良好的调速性能以至于在矢量控制出现以前基本占据了电机控制领域的整座江山。但随着交流电机控制技术的发展，直流电机的弊端也逐渐显现，在很多领域都逐渐被交流电机所取代。但如今直流电机仍然占据着不可忽视的地位，广泛用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械，龙门刨床等等，所以对直流电机的了解和研究仍然意义重大。 2 直流电动机基本结构与工作原理 2.1 直流电机结构
如下图，是直流电机结构图，电枢绕组通过换向器流过直流电流与定子绕组磁场发生作用，产生转矩。定子按照励磁可分为直励，他励，复励。电枢产生的磁场会叠加在定子磁场上使得气隙主磁通产生一个偏角，称为电枢反应，通常加补偿绕组使磁通畸变得以修正。 2.2 直流电机工作原理 如图所示给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷A 流入，经过线圈abcd，从电刷B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和 cd收到电磁力的作用， 其方向可由左手定则判 定，两段导体受到的力 形成了一个转矩，使得 转子逆时针转动。如果 转子转到如上图（b）所 示的位置，电刷A 和换向片2接触，电刷B 和换向片1接触，直流电流从电刷A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷B 流出。
第三章直流电机的原理 本章主要介绍直流电机的结构和基本工作原理、直流电机绕组的构成、直流电机的电枢反应、直流电机绕组的电动势和电磁转矩、直流发电机和直流电动机的功率转矩等内容。本章共有10节课，内容和时间分配如下： 1.掌握直流电机的结构及工作原理。（2节） 2.掌握直流电机绕组有关的结构。（2节） 3.掌握直流电机绕组的电枢反应。（1节） 4.掌握直流电机的电枢电动势和电磁转矩。（1节） 5.掌握直流发电机的基本方程式和运行特性、并励发电机的条件。( 2.5节) 6.掌握直流电动机的基本方程式和运行特性。( 1.5节) 第一节直流电机的基本工作原理 一直流电机的用途 直流电动机的优点： 1 调速范围广，易于平滑调节 2 过载、启动、制动转矩大 3 易于控制，可靠性高 4 调速时的能量损耗较小 缺点: 换向困难，容量受到限制，不能做的很大。 应用: 轧钢机、电车、电气铁道牵引、造纸、纺织拖动。 直流发电机用作电解、电镀、电冶炼、充电、交流发电机励磁等的直流电源。 二、直流电机的工作原理 原理：任何电机的工作原理都是建立在电磁感应和电磁力这个基础上。 为了讨论直流电机的工作原理，我们把复杂的直流电机结构简化为工作原理图。（一）直流发电机的工作原理 1．工作原理：导体在磁场中运动时，导体中会感应出电势e 。 e=Blv。 B:磁密l：导体长度；v：导体与磁场的相对速度。 正方向：用右手定则判断。电势e正方向表示电位升高的方向，与U相反。如果同一元件上e和U正方向相同时，e= -U。
理解：电磁感应原理的变形（变化的磁通产生感应电动势） 2 发电机工作过程分析：两磁极直流发电机的工作原理图。 （1）构成： 磁场：图中N和S是一对静止的磁极，用以产生磁场，其磁感应强度沿圆周为正弦分布。 励磁绕组——容量较小的发电机是用永久磁铁做磁极的。容量较大的发电机的磁场是由直流电流通过绕在磁极铁心上的绕组产生的。用来形成N极和S极的绕组称为励磁绕组，励磁绕组中的电流称为励磁电流If。 电枢绕组：在N极和S极之间，有一个能绕轴旋转的圆柱形铁心，其上紧绕着一个线圈称为电枢绕组(图中只画出一匝线圈)，电枢绕组中的电流称为电枢电流Ia。 换向器：电枢绕组两端分别接在两个相互绝缘而和绕组同轴旋转的半圆形铜片——换向片上，组成一个换向器。换向器上压着固定不动的炭质电刷。 电枢：铁心、电枢绕组和换向器所组成的旋转部分称为电枢。
7.2.2 直流电动机工作原理与结构 图7-4 直流电动机模型 图7-4是一个最简单的直流电动机模型。在一对静止的磁极N和S之间，装设一个可以绕Z-Z'轴而转动的圆柱形铁芯，在它上面装有矩形的线圈abcd。这个转动的部分通常叫做电枢。线圈的两端a和d分别接到叫做换向片的两个半圆形铜环1和2上。换向片1和2之间是彼此绝缘的，它们和电枢装在同一根轴上，可随电枢一起转动。A和B是两个固定不动的碳质电刷，它们和换向片之间是滑动接触的。来自直流电源的电流就是通过电刷和换向片流到电枢的线圈里。
图7-5 换向器在直流电机中的作用 当电刷A和B分别与直流电源的正极和负极接通时，电流从电刷A流入，而从电刷B流出。这时线圈中的电流方向是从a流向b，再从c流向d。我们知道，载流导体在磁场中要受到电磁力，其方向由左手定则来决定。当电枢在图7-5（a）所示的位置时，线圈ab边的电流从a流向b，用表示，cd边的电流从c流向d，用⊙表示。根据左手定则可以判断出，ab边受力的方向是从右向左，而cd边受力的方向是从左向右。这样，在电枢上就产生了反时针方向的转矩，因此电枢就将沿着反时针方向转动起来。 当电枢转到使线圈的ab边从N极下面进入S极，而cd边从S极下面进入N极时，与线圈a端联接的换向片1跟电刷B接触，而与线圈d端联接的换向片2跟电刷A接触，如图7-5（b）所示。这样，线圈内的电流方向变为从d流向c，再从b流向a，从而保持在N极下面的导体中的电流方向不变。因此转矩的方向也不改变，电枢仍然按照原来的反时针方向继续旋转。由此可以看出，换向片和电刷在直流电机中起着改换电枢线圈中电流方向的作用。
第三章 直流无刷电动机的绕组 第一节 概述 同其她类型电动机一样,直流无刷电动机本体也就是由定子与转子两大部件构成。转子就是指电动机在运行时可以转动的部分,通常由转轴、永久磁钢及磁轭等部件组成。其主要作用就是在电动机的气隙内产生足够的磁感应强度,并同通电后的定子绕组相互作用产生感应电势,以驱动自身运转。定子就是指电动机在运行时不动的部分,主要由硅钢冲片同分布在它们槽内的绕组以及机壳、端盖、轴承等部件组成。所谓“绕组”,就是指一些按一定的规律连接起来的线圈的总与。绕组通电后,与转子磁钢所产生的磁场相互作用,产生力或感应电势驱使转子带动负载一块转动。转子磁钢转动后,其磁力线反过来又切割定子绕组,在定子绕组中产生感应电动势,反过来又影响了电动机内电动势的平衡关系。可见通电绕组与磁场之间的相互作用,就是电动机内部机电能量转换的主要媒介。只有搞清电动机内磁场的分布与作用情况,才能确切地分析绕组所产生的感应电势与感生电动势的大小及方向,以便导出电动机的感应电势平衡方程与电动势平衡方程。然而离开了绕组的具体结构及联接方式,很难讲清楚电动机内机电能量转换的基本过程,对感应电动势、电路参数与电磁感应电势等基本问题,也会感到空洞或不着边际。在本章里,将结合直流无刷电动机的基本性能要求来讨论绕组结构的一些基本问题。为了简明扼要地分析有关绕组问题,首先对直流无刷电动机的磁路及气隙磁通作些必要的描述与简化。 第二节 直流无刷电动机磁场的简化 在直流无刷电动机中,主磁场一般由转子磁钢产生,通常用主磁路如图3、1所示,它通过相邻两个极的中心线,经定子与转子铁心闭合。主磁路主要由气隙、定子齿、定子轭与转子轭几部分组成。图中,U Φ为工作磁通,M Φ为永久磁钢内磁通,ΦS 为漏磁通。 图3、1电动机内部磁路 1—定子铁心2—软铁极靴3—永久磁钢 严格地说,直流无刷电动机内的磁场就是含有不同磁介质的三维场,由于其几何形状复杂,又含有铁磁物质等非线性因素,使得问题变得非常复杂。在工程分
交流电机励磁绕组和电枢绕组怎么区别？ 一般我们把根据电磁感应原理使发电机转子形成旋转磁场 的过程称为励磁。励磁分类方法很多,比如按照发电机励磁的交流电源供给方式来分类: 第一类是由与发电机同轴的交流励磁机供电,称为交流励磁(他励)系统,此系统又可分为四种方式: 1.交流励磁机(磁场旋转)加静止硅整流器(有刷). 2.交流励磁机(磁场旋转)加静止可控硅整流器(有刷). 3.交流励磁机(电枢旋转)加硅整流器(无刷). 4.交流励磁机(电枢旋转)加可控硅整流器(无刷). 第二类是采用变压器供电,称为全静态励磁(自励)系统,当励磁变压器接在发电机的机端或接在单元式发电机组的厂用电母线上,称为自励励磁方式,把机端励磁变压器与发电机定子串联的励磁变流器结合起来向发电机转子供电的称为自复励励磁方式.这种结合方法也有四种: 1.直流侧xx 2.直流侧xx 3.交流侧xx 4.交流侧xx 电枢是电动电机中装有导线的部件,由于导线通过磁极片间磁场的相对运动,引起在导线中感应的电流(如在发电机中那样)或由于电流通过导线引起磁感应,使它在这磁场中转动(如在电动机中那样)。 直流电机励磁绕组和电枢绕组的区别
直流电机中定子形成NS极的磁场，故为励磁绕组，而转子绕组切割磁场运动，产生感应电流，故为电枢绕组。交流电机判定经验 电机学定义“电枢 ”为电机的“主要功率回路 ”，你只要思考一下定子回路的功率大还是转子回路的功率大，那个大的就是“电枢”。 只有同步发电机和同步电动机才有励磁绕组和电枢绕组。一般的交流异步电动机是没有励磁绕组的。异步电动机分鼠笼式和绕线式两大类，定子绕组结构相同，鼠笼式的转子是鼠笼条，绕线式的转子是线圈（可以外接设备改变转子阻抗实现变速）。
一、概述 1、缺点：与异步电动机比较，直流电动机结构复杂，使用维护不方便，而且要用直流电源。 2、优点：（1）调速性能好，调速范围广，易于平滑调节 （2）起动制动转矩大，易于快速起动、停车。 （3）易于控制。 3、应用：（1）轧钢机、电气机车等调速范围大的大型设备。 （2）用蓄电池作电源的地方，如汽车拖拉机等。 二、工作原理 1、工作原理 注意：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。 由左手定则，通电线圈在磁场的作用下，使线圈逆时针旋转。 由右手定则，线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势，感应电动势的方向与电流的方向相反。 2、直流电机的构成:定子、转子、机座. 1）转子（又称电枢）
由铁芯、绕组（线圈）、换向器组成。 2）定子：包括永磁式和励磁式。永磁式由永久磁铁做成；励磁式则是在磁极上绕线圈，然后在线圈中通过直流电，形成电磁铁。 三、电枢电动势及电压平衡关系 1、电枢中的感应电动势 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，又会在磁场中产生感应电动势（E）。 根据右手定则，E与原通 入的电流方向相反，其大 小为： E=KEΦn 其中：E（伏）：反电 动势；KE：与电机结构有 关的常数； Φ（韦伯）： 磁通； n（转/分）： 电动机的转速 2、电枢绕组中电压的平衡关系 如右图所示，U=E+IaRa （U：外加电压；Ra：绕组电压） 从上面两个式子可知： （1）电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比，要改变E， 只能改变Φ或n。 （2）若忽略绕组中的电阻Ra，则U≈E=KEΦn。可见，当外 加电压一定时，电机转速和磁通成反比，通过改变Φ可调速。 四、电磁转矩 1、电磁转矩的概念
电枢绕组和励磁绕组详细介绍与区别 电枢绕组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，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。 电机的电枢中按一定规律绕制和连接起来的线圈组。它是电机中实现机电能量转换的主要组成部件之一。组成电枢绕组的线圈有单匝的，也有多匝的，每匝还可以由若干并联导线绕成。所示为一只线圈在槽中安置的情况。 电枢绕组设计要求：电枢绕组的构成，应能产生足够的感应电动势，并允许通过一定的电枢电流，从而产生所需的电磁转矩和电磁功率，此外，还要节省有色金属和绝缘材料，结构简单，运行可靠。 电枢绕组分直流电枢绕组和交流电枢绕组两大类。它们分别用于直流电机和交流电机。 电枢绕组的常用术语 元件（线圈）：绕组线圈称为绕组元件，分单匝和多匝。一个元件由两条元件边和端接线组成，元件边放在槽内，能切割磁力线而产生感应电动势，叫有效边，端接线放在槽外，不切割磁力线，仅作为连接线用。每个元件的一个元件边放在某一个槽的上层，另一个元件边则放在另一槽的下层。 元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中一根称为首端，另一根称为末端。每一个元件的两个端点分别接在不同的换向片上，每个换向片接两个不同的线圈端头。 实槽：电机电枢上实际开出的槽叫实槽。实槽数用Q表示。 虚槽：即单元槽（每层元件边的数量等于虚槽数），每个虚槽的上、下层各有一个元件边。虚槽数用Q表示。设槽内每层有个虚槽，若实槽数为Q，虚槽数为Q，则Q= Q。
direct current motor，DC motor 中文名称：直流电动机 英文名称：direct current motor，DC motor 定义：将直流电能转换为机械能的转动装置。电动机定子提供磁场，直流电源向转子 的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。 直流电机中的励磁绕组跟电枢绕组的作用分别是什么？ 电动机的作用是将电能转换为机械能。电动机分为交流电动机和直流电动机两大类。(一) 交流电动机及其控制 交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。 1. 三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机的构造也分为两部分：定子与转子。 （1）定子： 定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。 （2）转子： 转子是重点掌握的部分，转子有两种，鼠笼式与绕线式。掌握他们各自的特点与区别。鼠笼式用于中小功率（100k以下）的电动机，他的结构简单，工作可靠，使用维护方便。绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为0.2-1.5mm之间。 掌握定子绕组的接线方法。 2. 三相异步电动机的工作原理 掌握公式n1=60f/P、S=(n1-n)/n1、n=(1-S)60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式，进行计算。同时记住：通常电动机在额定负载下的转差率SN约为0.01-0.06。书上的例题要重点掌握。 3. 三相异步电动机铭牌上的数据 （1）型号：掌握书上的例子。 （2）额定值：一般了解，掌握额定频率和额定转速，我国的频率为50赫兹。 （3）连接方法：有Y型和角型。 （4）绝缘等级和温升：掌握允许温升的定义。 （5）工作方式：一般了解。 4. 三相异步电动机的机械特性 掌握额定转矩、最大转矩与启动转矩的关系。书上的公式要掌握并能灵活运用进行计算。同时记住以下内容： （1）在等速转动时，电动机的转矩必须和阻转矩相平衡。 （2）当负载转矩增大时，最初瞬间电动机的转矩T（3）一般三相异步电动机的过载系数是1.8-2.2 . （4）电动机刚启动时n=0,s=1. 5. 三相异步电动机的起动 （1）直接起动 启动时转差率为1，转子中感应电动势很大，转子电流也很大。当电动机在额定电压下启动
直流电机的绕组 https://www.doczj.com/doc/ac10119359.html,/article/article_229_1.html 发布日期：2007-1-31 12:29:10 浏览：1736 [大中小] 一、电枢绕组是直流电机的主要电路，是直流电机的一个重要部件 对电枢绕组的要求是:在能通过规定的电流和产生足够的电动势前提下 ; 尽可能节省有色金属和绝缘材料 ; 并且要结构简单、运行可靠等 一、简单的绕组: 图1.2.1 如果电枢上有四个线圈，换向器由八个换向片组成，（图1-2.1）因为上述模型如作发电机运行，由于线圈互相不联接，电流不能通过所有线圈 , 所以产生的电磁转矩与感应电动势大小不足 , 为此应该将所有线圈互相联接起来
图1-2.2 绕组中每个线圈的两个端子各接到一个换向片上，它是绕组的一个单元，称为元件 . 为了使一个元件两个有效边中所感应产生的电动势大小相等或相差不多，使电动势是叠加的，那么元件的跨距应等于或接近于一个极距。 为使线圈端接部分对称，线圈可采用如下连接形式（1.2.2）。 二、绕组的基本形式 直流电机电枢绕组的基本形式： 1)单叠绕组 2)单波绕组 实际电机中，为使元件端接部分能平整地排列，一般采用双层绕组 （一）单叠绕组 1.单叠绕组联接的特点 元件两个端子联接于相邻的两个换向片上 元件跨距：y1 元件上层元件边与下层元件边之间空间距离（用槽数表示）, 一般等于或约等于电机的极距 换向节距：yk 元件上层元件边与下层元件边所联接的两个换向片之间的距离（用槽数表示）
单叠绕组元件的连接情况 yk=1 图1.2.3 单叠绕组元件的连接 2.单叠绕组连接示例 一台直流电动机的绕组数据为：极对数Ｐ＝２，槽数Ｑ为１６，元件数Ｓ等于换向片数Ｋ和槽数Ｑ，即Ｑ＝Ｓ＝Ｋ＝１６， 电机极距为：t = Q/2p = 16/2*2 =4 取元件跨距为跨四个槽，ｙ１＝４, 元件两端子所联换向片之间的距离ｙｋ＝１ (1) 单叠绕组元件联接顺序表 表1-1 单叠绕组元件联接顺序表 (2) 单叠绕组展开
直流电机的基本常识 第一章直流电机的基本常识 直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一。将机械能转换为直流电能的是直流发电机；将直流电能转换为机械能的是直流电动机。与交流电机相比较，直流电机结构复杂、运行维护困难、成本高。但直流电机具有宽广的的调速范围，较强的过载能力和较大的起动转矩等突出优点，仍广泛应用于对起动和调速要求较高的生产机械中，如电力机车、内燃机车、工矿机车、城市电车、电梯、轧钢机等的拖动电机。由于电力电子技术的迅猛发展，作为直流电源的直流发电机已逐步被晶闸管整流装置所替代。本设计主要介绍电力机车上的大功率直流电机。 第一章第一节直流电机的基本结构直流电机由静止的定子和旋转的转子两大部分组成，在定子和转子之间有一定大小的间隙（称气隙）。 1.定子直流电机定子的作用是产生磁场和作为电动机的机械支撑。主要由机座、主磁极、换向极和电刷装置等组成。(1)机座兼起机械和导磁磁路两个作用。它既用来作为安装电机所有零件的外壳，又是联系各磁极的导磁铁。机座通常为铸钢件，也有采用钢板焊接而成的。对于换向要求较高的电机，也可采用叠片结构的机座。 (2)主磁极主磁极由铁芯和主极线圈两部分组成。主磁极铁芯一般用1~1.5mm厚的薄钢板冲片叠压后再用铆钉铆紧成一个整体。（3）换向极换向极又称附加极，它装在两个主极之间，用来改善直流电机的换向。换向极由换向极铁芯和换向极线圈构成。换向极铁芯大多用
整块钢加工而成。但在整流电源供电的功率较大的电机中，为了更好的改善电机换向，换向极铁芯也采用叠片结构。换向极线圈与主极线圈一样也是用圆铜线或扁铜线绕制而成，经绝缘处理后套在换向极铁芯上，最后用螺钉将换向极固定在机座内壁。（4）电刷装置电刷的作用是通过电刷与换向器表面的滑动接触，把转动的电枢绕组与外电路相连。电刷装置一般由电刷、刷握、刷杆、刷杆座等部分组成。电刷一般用石墨粉压制而成。 2.转子转子又称电枢，主要由转轴、电枢铁芯、电枢绕组和换向器等组成。（1）转轴转轴的作用是用来传递转矩，一般用合金钢锻压而成。（2）电枢铁芯电枢铁芯是电机磁路的一部分，也是承受电磁力作用的部件。当电枢在磁场中旋转时，在电枢铁芯中将产生涡流和磁滞损耗，为了减少这些损耗的影响，电枢铁芯通常用0.5mm厚的电工钢片叠压而成，电枢铁芯固定在转子支架或转轴上。（3）电枢绕组电枢绕组的作用是产生感应电动势和通过电流产生电磁转矩，实现电能量转换。它是直流电机的主要部分。（4）换向器换向器的作用是机械整流，即在直流电动机中它将外加的直流电流逆变成绕组内的交流电；在直流发电机中它将绕组内的交流电动势整流成电刷两端的直流电动势 第二节直流电机的基本工作原理直流电机是直流发电机和直流电动机的总称。直流电机具有可逆性，既可作直流发电机使用，也可作直流电动机使用，将机械能转换成直流电能输出；作直流电动机使用时，则将直流电能转换成机械能输出。
直流电机 直流电机（direct current machine）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。 组成： 直流电机电枢绕组： 通常采用双层绕组。线圈的有效部分包含左、右两个有效边。放在槽内且靠近槽口的有效边叫上层边，靠近槽底的有效边叫下层边。同一槽中上下层间用绝缘纸隔开。同一线圈上下两有效边沿圆周方向的距离即为线圈的跨距，通常用槽距（两相邻槽间距离）的倍数表示。跨距约等于一个极距（相邻两磁极的距离，也常用槽距的倍数表示）。
电枢绕组断路的检查 直流电枢绕组分叠绕组、波绕组和蛙绕组3种。每个线圈的两个出线端连接到换向器的两个换向片上，两者在换向器圆周表面上相隔的距离称为换向器节距，用Ys表示。不同形式的绕组具有不同的换向器节距。 ①叠绕组 有单叠绕组和复叠绕组之分。单叠绕组是将同一磁极下相邻的线圈依次串联起来，构成一条并联支路，所以对应一个磁极就有一条并联支路。单叠绕组的基本特征是并联支路数等于磁极数。各条支路间通过电刷并联。 单叠绕组线圈的换向器节距Ys=1。Ys>1者称复叠绕组。比较常用的是Ys=2的复叠绕组，又称双叠绕组。双叠绕组在一个磁极下有两条并联支路。例如一台四极直流电机，采用双叠绕组时,共有8条并联支路。各条支路间也是通过电刷并联。电刷组数等于电机的极数。其中一半为正电刷组，另一半为负电刷组。叠绕组的并联支路数较多，它等于极数或为极数的整倍数，所以又叫并联绕组。 ②波绕组 有单波绕组和复波绕组。单波绕组的特点是将同极性下的所有线圈按一定规律全部串联起来，形成一条并联支路。所以整个电枢绕组只有两条并联支路。波绕组线圈的换向器节距式中P为磁极对数;k为换向片数；a为使Ys等于整数的正整数，它等于波绕组的并联支路对数。单波绕组的a＝1，而a=2的复波绕组称双波绕组,它可以看成是由两个单波绕组并联而成的复波绕组,故有4条并联支路；a＞2者可类推，但用得很少。 电枢绕组示意图 波绕组从并联电路连接原理上说,只需两组电刷,即一组正电刷和一组负电刷。然而，通常直流电机中波绕组的电刷组数仍然等于其极数，这是为了减轻电刷和换向片接触面上的电
电机学试题 选择题 1. 直流发电机的电枢上装有许多导体和换向片是为了。(c) (a) 增加发出的直流电动势的大小；(b) 减小发出的直流电动势的脉动量； (c) 减小发出的直流电动势的大小；(d) (a)和(b)两者兼有。 2. 直流电机中装设换向极的目的主要是为了。(c) (a) 抵消电枢磁场；(b) 削弱主磁场；(c) 增强主磁场；(d) 增强电枢磁场。 3. 直流电机的电枢绕组不论是单叠绕组还是单波绕组，第一个元件的下层边到 相邻下一元件上层边之间的距离都称为。(c) (a) 合成节距；(b) 第一节距；(c) 第二节距；(d) 短节距。 4. 直流电机的电枢绕组为单叠绕组，则其并联支路数等于。(a) (a) 主磁极数；(b) 主磁极对数；(c) 恒等于2；(d) 恒等于1。 5. 直流电机的主磁场是指。(a) (a) 主磁极产生的磁场；(b) 电枢电流产生的磁场； (c) 换向极产生的磁场；(d) 主磁极和电枢电流共同产生的磁场。 6. 直流电动机由主磁通感应的电动势存在与。(a) (a) 电枢绕组；(b) 励磁绕组；(c) 电枢和励磁绕组；(d) 换向极绕组。 7. 磁极固定，电刷与电枢同时旋转，电刷两端电压性质是。(b) (a) 直流；(b) 交流；(c) 交直流都可能；(d) 无电流。 8.并励发电机励磁电流的大小取决于。(a) (a) 励磁回路的电压和励磁回路的电阻；(b) 电枢电流Ia； (c) 励磁绕组的匝数多少；(d) 电枢电阻。 9.一台并励直流发电机，空载运行于某一电压下，如将其转速升高10%，则发 电机的端电压将。(c) (a) 升高10%；(b) 不变；(c) 升高>10%；(d) 升高<10%。 10. 一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30℅，而励磁电流及电 枢电流不变，则。(a) (a) E a下降30℅；(b) T下降30℅； (c) E a和T都下降30℅；(d) 端电压下降30℅。 11. 直流并励电动机起动时，串联在励磁回路中的变阻器应处于位置。(a) (a) 阻值最大；(b) 阻值最小；(c) 断开；(d) 任意。 12．在直流发电机电枢绕组电动势E与电刷两端电压U的关系为。(a) (a) E>U；(b) E=U；(c) E
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