下载文档原格式
直流电动机直流电动机是利用电磁感应原理实现直流电能与机械能的相互转换。
如果将电能转换为机械能则为电动机，反之就是发电机。
直流电动机具有调速范围广且平滑，起动和制动转矩大，过载能力强，且易于控制，常用于对调速有较高要求的场合。
本章主要介绍直流电机的基本结构、工作原理和机械特性。
并以他励电动机为例，讨论了直流电动机的启动、反转与调速等运行问题。
8.1 直流电机的构造常用的中小型直流电动机的结构如图8.1.1所示。
它由定子、转子、电刷装置，端盖，轴承、通风系统等部件组成。
图8.1.1 直流电动机的结构1.定子定子有机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成，其剖面结构示意图见8.1.2所示。
它的作用就是产生主磁场和附加磁场，作电机的机械支架。
图8.1.2 直流电动机定子结构机座用作电机的外壳，并固定主磁极和换向极，并且也是磁路的一部分。
机座常用铸钢或厚钢板制成，保证良好的导磁性能和机械支撑作用。
主磁极由磁极铁心、励磁线圈组成，它能产生一定形状分布的气隙磁密。
主磁通铁心，由1~1.5mm厚的硅钢片冲压叠制而成，用铆钉与电动机壳体相连，铁心外套上预先绕制的线圈，以产生主磁场。
主极掌面呈孤型，以保证主磁极掌面与电枢表面之间的气隙均匀，磁场分布合理。
换向极结构与主磁极相似，只是几何尺寸小主磁极小。
其作用是产生附加磁场，以改善电机的换向。
电刷装置通过固定的电刷与转动的换向片之间的滑动接触，使旋转的转子与静止的外电路相连接，是电机结构中的薄弱之处。
石墨制成的电刷放在刷握内，用压紧弹簧将其压在换向器表面。
刷握固定在刷杆上，通过电刷的刷辩，将电流从电刷引入或引出。
2.转子转子（又称电枢）由电枢铁心，电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成，如图8.1.3所示。
它是产生电磁转矩或感应电动势，实现机电能量转换的关键。
图8.1.3 直流电动机的转子结构电枢铁心也是电机主磁路的一部分。
为了减少涡流和磁滞损耗，铁心采用0.5mm 厚的两面涂绝缘漆的硅钢片选压而成。
直流电机参数_范文直流电机是一种常用的旋转电机，其原理是利用直流电流经过电枢和电枢磁场产生转矩，实现电能转化为机械能。
直流电机常用于家庭电器、工业设备、交通工具、船舶等领域。
直流电机的主要参数包括电压（V）、电流（I）、功率（P）、转速（N），以及负载扭矩（T）等。
1.电压（V）：直流电机的工作电压通常是提前确定的，例如12V或24V等。
电压是直流电机正常运转所必需的电能供应。
2.电流（I）：直流电机的工作电流也是提前确定的，通常电机的额定电流就是在额定负载下所消耗的电流。
电流与电机的功率直接相关，功率越大，所消耗的电流也越大。
3.功率（P）：直流电机的功率与电机的额定电流和额定电压有关，可以通过功率公式P=V*I计算得出，功率表征直流电机产生机械能的能力。
功率越大，电机的输出扭矩也越大。
4. 转速（N）：直流电机的转速是指电机旋转一周所用的时间，通常以每分钟转数（rpm）来表示。
转速与电压和负载有关，一般情况下，电机的额定转速是在额定电压下仅承受额定负载时的转速。
5.负载扭矩（T）：直流电机的负载扭矩是指电机产生的转矩大小，也可以理解为电机旋转产生的力矩。
负载扭矩是通过电机的电枢磁场和电流计算得出的，通常使用牛顿米（Nm）来表示。
在实际应用中，直流电机的参数还包括效率、启动力矩、起动电流、保护等级等。
1.效率（η）：直流电机的效率表示电机在将输入电能转化为机械能时的能量损耗情况。
效率越高，电机的能量利用率越高。
2.启动力矩（Ts）：直流电机启动力矩是指电机在正常运行前所需的扭矩大小。
启动力矩与电机的转速直接相关，需要根据负载的要求选择适当的电机启动力矩。
3.起动电流（Is）：直流电机起动电流是指电机在启动时所需的电流大小。
起动电流通常会比额定电流大，启动电流过大可能会影响电路的稳定性。
4. 保护等级（IP等级）：直流电机在设计和制造时会考虑保护等级，用来保护电机免受外部灰尘、水分等侵害。
保护等级通常以IP（Ingress Protection）标准来表示，IP等级由两个数字组成，第一个数字表示防尘等级，第二个数字表示防水等级。
直流电动机的分类直流电动机是一种常见的电动机类型，根据其不同的特性和用途，可以进行多种分类。
本文将从不同的角度对直流电动机进行分类介绍，以帮助读者更好地了解和理解直流电动机的特点和应用。
一、按照励磁方式分类1. 永磁直流电动机：永磁直流电动机是利用永磁材料产生磁场，用于产生转矩的一种直流电动机。
永磁直流电动机具有结构简单、体积小、效率高等优点，广泛应用于家用电器、机械设备等领域。
2. 电磁励磁直流电动机：电磁励磁直流电动机是通过外部电源提供电流，产生磁场，用于产生转矩的一种直流电动机。
电磁励磁直流电动机可根据不同的励磁方式进一步分为串激直流电动机、并激直流电动机和复合励磁直流电动机等。
二、按照转子结构分类1. 锚定转子直流电动机：锚定转子直流电动机是指转子上的绕组通过集电环与外部电源相连接的一种直流电动机。
锚定转子直流电动机具有结构简单、启动扭矩大等特点，广泛应用于起动和变速控制等场合。
2. 无刷直流电动机：无刷直流电动机是指转子上的绕组通过电子换向器与外部电源相连接的一种直流电动机。
无刷直流电动机不需要使用集电环和刷子，具有无摩擦、无火花、寿命长等优点，被广泛应用于航空航天、机器人等高精度领域。
三、按照工作原理分类1. 制动型直流电动机：制动型直流电动机又称为发电制动电动机，是指在发电状态下产生电能，用于制动负载的一种直流电动机。
制动型直流电动机通常用于电动车辆、电梯等需要制动的场合。
2. 发电型直流电动机：发电型直流电动机是指在机械转动的过程中产生电能的一种直流电动机。
发电型直流电动机通常用于风力发电、水力发电等领域。
四、按照用途分类1. 直流电机：直流电机是指用于将电能转换为机械能的一种电动机，广泛应用于各种机械设备和家用电器中。
2. 直流发电机：直流发电机是指将机械能转换为电能的一种电动机，常用于独立发电系统和特殊的工业用途。
以上是对直流电动机的分类介绍，希望能够帮助读者更好地理解直流电动机的不同类型和应用场景。
直流电动机的概述1. 什么是直流电动机直流电动机是一种将直流电能转化为机械能的装置。
它通过直流电源提供的电流产生旋转力，驱动机械运动。
直流电动机广泛应用于工业、交通和家庭设备中，具有高效率、精确控制和稳定性等优势。
2. 直流电动机的工作原理直流电动机主要由电流产生装置、旋转部分和定位部分组成。
电流产生装置通常是采用直流电源或电池，通过接通电路提供电流。
电流经过旋转部分（由电枢和永磁体组成）和定位部分（由电枢和永磁体之间的磁场相互作用产生转矩）后，产生旋转力。
3. 直流电动机的类型直流电动机根据其结构和工作原理的不同，可以分为多种类型。
常见的直流电动机包括：3.1 刷型直流电动机刷型直流电动机是最为常见的一种直流电动机。
它由电枢、磁极和刷子组成。
电流通过电枢产生磁场，与电磁铁的磁场相互作用产生转矩，从而驱动电机旋转。
3.2 无刷直流电动机无刷直流电动机是近年来发展起来的一种新型直流电动机。
它消除了传统电刷和电枢之间的摩擦，并通过电子元器件实现对电流和转矩的精确控制。
3.3 混合型直流电动机混合型直流电动机是刷型直流电动机和步进电动机的结合体。
它集两者的优势于一身，具有较高的转矩密度和精确的位置控制能力。
4. 直流电动机的优点与交流电动机相比，直流电动机具有以下优势：4.1 高效率直流电动机在能量转换过程中损耗较少，具有较高的能量利用率。
这使得直流电动机在能源消耗和成本控制方面更具优势。
4.2 精确控制直流电动机可以通过改变电流大小和方向来实现精确的转矩和速度控制。
这对于需要高精度位置控制的应用非常重要，例如机器人、自动化设备等。
4.3 起动扭矩大直流电动机具有较高的起动扭矩，适用于需要瞬时大功率输出的场合，如电动汽车、起重机等。
4.4 可逆性直流电动机的旋转方向可以通过改变电流的方向来调节。
这使得直流电动机在需要频繁反向运动的应用中非常有用，如卷筒机、搅拌机等。
5. 直流电动机的应用直流电动机由于其优异的性能，在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于：5.1 工业自动化直流电动机在工业自动化设备中广泛应用，如机床、输送机、风机等。
第一章直流电机直流电机是一种通过磁场的耦合作用实现机械能与直流电能相互转换的旋转式机械，包括直流发电机和直流电动机。
将机械能转换为电能的是直流发电机，将电能转换为机械能的是直流电动机。
与交流电机相比，直流电机结构复杂，成本高，运行维护较困难。
但直流电动机调速性能好，启动转矩大，过载能力强，在启动和调速要求较高的场合，仍获得广泛应用。
作为直流电源的直流发电机虽已逐步被晶闸管整流装置所取代，但在电镀、电解行业中仍被继续使用。
第一节直流电机的基本原理与基本结构直流电机是根据导体切割磁感线产生感应电动势和载流导体在磁场中受到电磁力的作用这两条基本原理制造的。
因此，从结构上看，任何电机都包括磁路和电路两部分；从原理上讲，任何电机都体现了电和磁的相互作用。
一、直流电机的工作原理（一）直流发电机工作原理图 1-1 所示两极直流发电机模型，可说明直流发电机的基本工作原理。
图中，N 、S 是一对固定不动的磁极。
磁极可以由永久磁铁制成，但通常是在磁极铁心上绕制励磁绕组，在励磁绕组中通入直流电流，即可产生N 、S 极。
在N 、S 磁极之间装有由铁磁性物质构成的圆柱体，在圆柱体外表面的槽中嵌放了线圈abcd ，整个圆柱体可在磁极内部旋转。
整个转动部分称为转子或电枢。
电枢线圈abcd 的两端分别与固定在轴上相互绝缘的两个半圆铜环相连接，这两个半圆铜环称为换向片，即构成了简单的换向器。
换向器通过静止不动的电刷 A 和 B ，将电枢线圈与外电路接通。
电枢由原动机拖动，以恒定转速按逆时针方向旋转，转速为n （r/min ）。
若导体的有效长度为 l ，线速度为v ，导体所在位置的磁感应强度为B ，根据电磁感应定律，则每根导体的感应电动势为e Blv =，其方向可用右手定则确定。
当线圈有效边ab 和cd 切割磁感线时，便在其中产生感应电动势。
如图1-1所示瞬间，导体ab 中的电动势方向由b 指向a ，导体cd 中的电动势则由d 指向 c ，从整个线圈来看，电动势的方向为d 指向a ，故外电路中的电流自换向片1流至电刷A ，经过负载，流至电刷B 和换向片2，进入线圈。
1、大型直流电机换向器的判断标准
对直流电机的运行监护重点放在对换向器及换留情况的观察，每班至少检查一次，发现问题应及时与生产联系，采取措施防止事态劣化。
运行良好的换向器表面具有良好的氧化膜保护，非常光滑，呈现深红色或深褐色。
电机运转时，在电刷与换向器的换向片之间应当避免产生超时允许标准的火花。
由于各种客观原因，火花难以避免，按国家标准，在正常连续工作时存在1，1.25，1.5，三个火花等级，对换向器工作无损坏。
2、换向器日常维护工作的内容
换向器表面应光洁明亮，不得有机械损伤或火花灼痕。
如有轻微灼痕可用00号砂布在旋转换向器上打磨。
如有严重灼痕或粗糙不平，表面不圆局部凹凸，则应及时安排对换向器进行车削，使其恢复表面光滑整洁。
重车后的换向器表面必须重新建立氧化膜以增加其耐磨性，改善换流状况
3、大型直流电机电刷选用要求
电刷选用一般根据电机负载电流大小、电刷电流密度、换向器的线速度及电机运行环境决定，一般先由电刷特性表中查出所需种类，再结合电机的额定电压、实际电流、电机运行条件等一系列甄选、实际试用才找到合适具体型号。
不同工况和环境需采用不同的材质和牌号的电刷。
4、大型直流电机电刷更换作业
电刷磨损或破裂时须更换相同牌号的电刷。
若旧的规格不清可根据选配原则选择，新的能在刷握上自由灵活，否则须研磨。
新更换的碳刷在投入使用前需要对碳刷接触换向器的接触面进行研磨，使其形成相贴合的弧度，确保碳刷与换向器有最大接触面并接触面光滑。
可用0#砂布研磨，砂布宽度等于换向器的长度。
研磨时砂面向上，光面紧贴换向器表面，然后用手拉紧砂布，把碳刷放入刷握，并压上弹簧。
电机电枢在油顶升状态下可来回转动，拉动砂布，靠刷握弹簧的压力磨出电刷的弧形接触面，磨出后用压缩空气吹走碳粒等并检查电刷，当电刷与换向器接触面积达到电刷的70%以上时（不必强求完全吻合）且整洁光亮电机可加载运行。
5、大型直流电机电刷常见故障
①、电刷振动：换向器最容易发生的故障是电刷振动，其主要原因是换向器突出、凹进、云母片突出、换向器表面条纹等。
其次与电刷与刷握间隙过大有关。
间隙大电机旋转时电刷发生跳动从而诱发电刷、刷握、、握架自然振动，会使换向器的换流状况恶化，产生火花，使火花超出允许范围。
②、刷压不当：电刷压力过小会因换向器的摩擦和电机的振动而跳动产生火花。
一般电刷压力调好后不可再变更，使刷压保持相对稳定，但由于种种原因使电刷电流不稳定，弹簧由于电流过大的刷握而发热退火失去原有的弹力，使刷压降低。
③、有时因电刷与换向器之间缺少必要的润滑导致在空载情况下电刷跳动。
可用白棉布沾少许石蜡或凡士林均匀擦在换向器表面，此法尽量少用。
6、抽芯后电机转子的检查处置
①电机转子各部分是否完好：是否有撞、刮伤；线圈绝缘层损伤及老化现象，无纬带松动；铁心内部和通风道内是否有异物，通风道内齿压板有否松动。
②检查同步电动机的磁极固定是否牢固，磁极线圈、极间撑块有否松动及阻尼条是否松动、断裂、电蚀等异常。
③同步电动机上的风扇叶片是否有裂纹，必要时进行金属探伤。
④极间联结线和阻尼端环间联结片（排）状态，是否存在接触不良、过热变色、电蚀、断裂、紧固螺栓疲劳劣化等缺陷。
⑤转子引出线和固定卡子上的绝缘有否破损，螺钉及防松装置状态。
7、换向器日常点检的项目与内容
①、碳刷检查：运行及停机检查碳刷有无过热、磨损过快、振动大、噪声大等现象；碳刷的接触面及表面的镜面情况。
接触面应大于75%，接触面应光滑如镜，不允许有条痕。
定期检查碳刷压力（过松过紧均不符标准）
②、氧化膜检查：目视检查换向器表面光滑程度、氧化膜颜色及烧伤情况；氧化膜呈金黄色，色泽均匀，无块斑存在，换向器表面无划痕、突片。
③、火花检查：目视检查正常时，换向器火花一般为淡黄色、蓝色或白色，小于11/2级。
8、滑环与碳刷的维护方法及相关要求
①、滑环上的电刷是否冒火花，若火花小，应清理电刷；若火花大，应由检修人员处理。
②、电刷上的压力应为不冒火花时的最小压力，电刷在刷握内无幌动和卡死现象，电刷与刷握间保持0.1~0.2mm间隙。
③、电刷软导线应完整，接触紧密，无与外壳短路。
④、电刷边缘无磨损，如电刷磨损至离铜辫子2~4mm时，应换同一品种电刷，使用不同品种电刷（其导电率与截面不同）会引起电刷振动。
⑤、电刷及刷握内无积垢，如有应用刷子或吹风机吹干净。
进行该工作时需注意安全，避免衣物卷入转动部分，穿绝缘鞋站在绝缘垫子进行。
⑥、对运行中的电机须定期停机维护吹扫，清灰紧固，测量绝缘电阻等基本保养。
按规定进行预防性试验对电机状态判定，及时发现问题避免突发意外。
9、检修安全措施如何确认到位，保证安全。
◆大型电气设备的现场检修牵涉的范围很广，环境也比较复杂，在检修开始之前办好各类安全联络手续事关重大，千万不能马虎。
包括对于各类能源介质的关停，张挂警示牌等必要的手续都必须非常细心到位；
◆施工过程中的每一项有关安全的保障措施都必须一一落实到位；
◆电气点检人员不能只顾及电气的安全还要熟悉机组有关的生产、机械、仪表等相关专业的安全事项；
◆只有全面地，有针对性地采取必要的安全对策，才可能确保整个施工过程的设备及人员的安全。
10、同步电机日常点检内容
（1）外观检查：电机无异味、异响、裂纹、污损（1D ）
（2）振动检查：冷却风道（1W ）
（3）温度检查：轴承温度（65°上限75°）润滑油≤40°冷却器水温小于32°
（4）负荷电流检查：≤规定值
（5）泄漏检查：
（6）压力检查
（7）流量检查
（8）连接紧固件松弛检查
（9）其他检查
11、为何进行定转子气隙测量及判断标准
为了对电机的状态做检查判断，要进行定转子气隙的复测。
一般一经安装电机定转子之间的相对位置就基本固定了轻易不会变动，但是经过负载运行，电机转子在负载的拖动下有可能被带离原始位置，如果定、转子之间的间隙偏离了标准，则必然造成电机运行过程中电机磁场的偏差，严重的将引起电机在运转中随磁场偏差的脉动，这肯定是不正常的状况。
◆将检测气隙数据比对历史数据和电机标准数据判断电机的定、转子相对位置是否被移动； ◆如果偏差超过允许的范围则必须会同各方探讨找出原因制定回装时的调整方案。
判断依据与原始数据做对比：a 、按设备方根据电机要求及设计值给出具体数值；b 、平均值在设定值的10%以内，最大与最小值之差在平均值的10%以内；c 、最大或最小值与平均值之差，同平均值之比不小于以下数值[定、转子间隙容差值：汽轮发电机±5%；快速同步机±2.5；慢速同步机±5%]
12、轴电压测量的处理及判断方法（要求画出测量示意图）
如无特殊规定，被试电机应在额定电压、额定转速下空载运行。
用高内阻电压表先测定轴电压U1，然后将转轴一端与其轴承座短接，测另一端轴承座侧（绝缘）对地的轴电压U2，测点表面与电压表引线应接触良好。
同时还应分别检查轴承座（绝缘侧）与金属垫片、金属垫片与金属底座间的绝缘电阻（见图3-4-8）；
当U1=U2时，绝缘良好； U1>1.1U2时，绝缘不良；U1<U2时，测错。
1－轴承座；2－绝缘垫片；3－金属垫片；4－绝缘垫片；5－转子 1
2
4 3。
