1、维修电工（电机部分）,2012.05.19,直流电机的种类:直流电机的构造：直流电机的工作原理：直流电机的换向：直流发电机的运行特性：直流电动机的机械特性：直流电动机的故障排除方法：,直流电机（P157）,一、什么是电机?,二、电机的分类;,利用电磁感应原理实现机械能与电能、电能与电能之间能量转换的电磁机械装置。,按能量转换观点分：,按电流性质分：,按运行状态分：,按特殊用途分：,励磁机,测速,伺服,直流电机的用途:,磁极,电刷,电枢绕组,换向器,，就只有这几个部件构成？,直流电机的构造,直流电机剖视图,直流电机的工作原理之直流发电机,2直流发电机的工作原理 直流发电机电枢绕组中感应电势的方向
2、是交变的，通过换向器的作用，使电刷A始终与N极下的导体相连，电刷B始终与S极下的导体相连，电刷AB两端输出的电动势是方向不变的直流电动势。若在电刷AB之间接上负载，发电机就能向负载提供电能。3直流发电机的感应电势Ea Ea=Ce n 根据右手定则判断其方向,直流电机的工作原理之直流电动机,2直流电动机的工作原理 导体中电流方向改变了，但电磁转矩的方向仍旧不变，保持电枢始终向一个方向旋转3直流发电机的电磁转矩M=Cm Ia 根据左手定则判断其方向,图3-19 直流电机的励磁方式,励磁方式,励磁方式：指励磁绕组获得励磁电流的方式。除永磁式的直流电机外，直流电机的磁场都是通过励磁绕组通入电流激励而建
3、立的。按励磁方式不同可分为四种：他励、并励、串励和复励。1、他励励磁绕组接在独立的电源上，与电枢绕组无关。2、并励励磁绕组与电枢绕组并联。3、串励励磁绕组与电枢绕组串联。4、复励,直流电机的励磁方式,直流发电机的励磁方式,1他励：If由另外电源供给，励磁回路与电枢无电的联系2自励 并励：励磁绕组与电枢并联，Ia=I+If 串励：励磁绕组与电枢串联， Ia=I=If 复励： 并励绕组：与电枢并联，流过电流小，匝数多，导线细 串励绕组：与电枢串联，流过电流大，匝数少，导线粗,主磁极上有两套励磁绕组，一套与电枢绕组并联称并励绕组，另一套与电枢绕组串联称串励绕组。若两套励磁绕组产生的磁势是相加，则称积
4、复励；若两套励磁绕组产生的磁势是相减，则称差复励。实际应用中常用积复励。,复励,积复励与差复励示意图,直流电机的电枢反应,1主磁场 直流电机在空载时，气隙中只有励磁磁势建立的磁场。2电枢磁场 电枢绕组中有电流通过时，由电枢电流产生的磁场。3电枢反应 电枢磁场对主磁场的影响。例：使气隙磁通的分布情况发生畸变，每个磁极下气隙磁通增多或减小。,运行时，电刷+换向器之间有火花产生，通常出现在换向器离开电刷一侧；1.加装换向极；2.合理选用电刷；3.对无换向极的小型直流电动机，为改善换向，将电刷沿电枢转向向后适当移a角；,改善换向的方法,直流发电机的运行特性,一、四个主要物理量U If I n,图3-2
5、3 他励直流发电机空载特性,发电机空载特性,复励直流电动机机械特性,图3-35 复励直流电动机机械特性,直流电机的基本工作原理：建立在电磁感应定律和电磁力定律上的，直流电机的运行是可逆的，同一台电机既可在一定条件下作发电机运行，又可在另一条件下作电动机运行，如在原动机的拖动下，可作为发电机，将输入的机械能转变为电能；如在电枢两端输入直流电能，可作为电动机，将输入的电能转变为机械能。,本章小结1,直流电机由定子和转子组成，定子主要用于建立主磁场，转子主要作用是产生感应电势和电磁转矩，是实现机电能量转换的枢纽，故又称电枢。旋转着的电枢绕组中的电流、电势都是交变的，但电机的外部静止电路中的电流、电压
6、是直流性质，这是换向器和电刷的共同作用的结果，因此换向也就成了直流电机特有的问题，对直流机的换向应有所了解。,本章小结2,直流电机的铭牌数据是正确选择和合理使用的依据，必须理解各额定值的含义。直流电机一般可分为他励、并励、串励和复励四种，不同的励磁方式产生不同工作特性。电机负载运行时，电枢磁场对主磁场会产生影响，这种影响称电枢反应，电枢反应的结果是：使气隙磁密发生畸变；物理中心线偏离几何中心线一角度，并有祛磁作用。,本章小结3,发电机和电动机运行时都有感应电势Ea=Cen和电磁转矩T=CTIa，并励直流发电机能自励的条件是：电机必须有剩磁，否则应利用其它直流电源对其充磁；励磁绕组与电枢绕组的接
7、法要正确，即使励磁电流产生的磁通方向与剩磁方向一致，否则应改变并励绕组极性；励磁回路总电阻应小于该转速下的临界电阻。,本章小结4,1。无法启动；2.电刷下火花过大；3.磁极绕组过热；4.电机振动；（电枢平衡未调好）5.机壳带电。,直流电动机的故障：,分类：按功率转换关系分：同步发电机同步电动机同步补偿机,同步电机,同步发电机的结构特点：,同步发电机的结构,2定子三相对称绕组,A、B、C三相绕组结构完全相同，空间分布互差120电角度。实现三相电势对称，三相电压对称。,同步发电机的运行调节,定子三相绕组通入三相交流电,1.旋转磁场的产生,三相异步电动机,规定,()电流出,()电流入,对应电流各时刻
8、的合成磁场方向:,结论：电流变化一周，磁场旋转3600。,N,N,N,N,定子通入三相电流，定子内产生旋转磁场,三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360,取决于三相电流的相序,2.旋转磁场的旋转方向,结论： 任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。,任意调换两根电源进线,3.旋转磁场的极对数P,当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即：,电动机的转动原理,1. 转动原理,A,X,Y,C,B,Z,定子三相绕组通入三相交流电,感应电动势 E20,电磁力F,测速发电机伺服电动机电磁调速异步电动机交磁电机扩大机,特种电机（P171）,一种能将旋转机械
9、的转速变换为电压信号输出的小型发电机；在自动控制系统、计算装置中，用于测速元件、校正元件、解算元件；,测速发电机用途：,交流测速发电机；同步、异步定子：相差90电角度的两相绕组（励磁、输出）转子：用高阻率的硅锰青铜制成交流测速发电机输出电压的频率=电源频率输出绕组通常和高阻抗仪表相连直流测速发电机；电磁式、永磁式定子：主磁极 （励磁绕组接在直流电源上）转子：电枢绕组、换向器（输出绕组）E=KN,测速发电机分类：,结构原理:主要由内定子、外定子及在它们之间的气隙中转动的杯形转子所组成。励磁绕组、输出绕组嵌在定子上,彼此在空间相差90电角度。杯形转子是由非磁性材料制成。当转子不转时，励磁后由杯形转
10、子电流产生的磁场与输出绕组轴线垂直，输出绕组不感应电动势；当转子转动时，由杯形转子产生的磁场与输出绕组轴线重合，在输出绕组中感应的电动势大小正比于杯形转子的转速，而频率和励磁电压频率相同，与转速无关。反转时输出电压相位也相反。杯形转子是传递信号的关键，其质量好坏对性能起很大作用。由于它的技术性能比其他类型交流测速发电机优越，结构不很复杂，同时噪声低，无干扰且体积小，是目前应用最为广泛的一种交流测速发电机。,空心杯转子异步测速发电机：,用作自动控制装置中执行元件的微特电机。又称执行电动机。其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。伺服：一词源于希腊语“奴隶”的意思。人们想把“伺服机构”当个得心
11、应手的驯服工具，服从控制信号的要求而动作。在讯号来到之前，转子静止不动；讯号来到之后，转子立即转动；当讯号消失，转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能，因此而得名。 伺服电动机可以把输入的电压信号变换成为电机轴上的角位移或角速度输出，在控制系统中常作为执行元件，所以伺服电动机又称执行电动机。改变输入电压的大小和方向就可以改变转轴的转速和转向。,伺服电动机概念：,电磁调速异步电动机又称滑差电机，它是一种利用直流电磁滑差恒转矩控制的交流无级变速电动机。由于它具有调速范围广、速度调节开滑、起动转矩大、控制功率小、有速度负反馈、自动调节系统时机械特性硬度高等一系列优点，因此在印刷机及骑马订书机、无线装订、高频烘干联动机、链条锅炉炉排控制中都得到广泛应用。,电磁调速异步电动机,组成：三相鼠笼型异步电动机电磁转差离合器(工作原理)结构形式：组合式整体式,目的:考核电动机绝缘性能的好坏，确保电动机安全运行及操作人员的安全；方法:试验时，电动机处于静止状态，一般用工频耐压试验机来进行试验,电动机的耐压试验：,电机未经烘干处理；长期停用的电机，受潮；电机线圈绝缘受损；电机长期过压运行、过载运行；,交流电机绝缘击穿的原因:,电枢绕组端部对支架绝缘不良；电机绝缘受潮；电机换向器内部绝缘不良；电机内部灰尘过多、受潮；槽口击穿。,直流电机耐压试验绝缘击穿原因：,
