《电机学直流电动机》课件

电机学直流电动机直流电动机是将电能转换为机械能的设备，在工业和日常生活中应用广泛本课件将深入讲解直流电动机的结构、工作原理、特性和应用等方面的知识学习目标直流电动机的基本概念直流电动机的性能分析直流电动机的应用直流电动机的维护与故障诊断了解直流电动机的基本结构、掌握直流电动机的转矩、速度了解直流电动机在不同领域的工作原理和基本参数，为深入、功率等性能指标的计算方法应用，例如工业自动化、交通学习直流电动机的维护保养方学习直流电动机打下基础，并能够分析直流电动机的性运输、医疗设备等法，以及常见故障的诊断和处能特性理直流电动机的基本结构电枢磁场轴承电枢是直流电动机的旋转部分，由电枢铁芯磁场是由定子绕组产生的，定子绕组固定在轴承用于支撑转子，并允许其自由旋转、电枢绕组和换向器组成电枢铁芯用于电动机外壳上定子绕组可以是串励、并轴承通常是滚珠轴承或滑动轴承，不同的轴提供磁路，电枢绕组用于产生转矩，换向器励或复合励磁，不同的励磁方式会影响电动承类型具有不同的摩擦系数和使用寿命用于将直流电转换为交流电机的性能直流电动机的工作原理电磁感应1当电流通过线圈时，会在线圈周围产生磁场电磁力2当线圈置于磁场中时，会受到电磁力的作用，导致线圈转动旋转运动3线圈的转动会带动转轴旋转，从而实现机械功的输出电枢回路和磁场回路电枢回路磁场回路12电枢回路包括电枢绕组、电刷磁场回路由励磁绕组和磁极组和换向器成工作原理电流方向34电枢回路中的电流在磁场的作电枢回路电流方向与磁场方向用下产生电磁力，驱动转子旋相互垂直，产生电磁力转转矩的产生及表达式直流电动机转矩是电动机输出的力矩，驱动转子旋转转矩公式T=kΦIak电动机结构常数磁通量ΦIa电枢电流电机转矩和功率的关系电机转矩和功率是两个密切相关的参数，它们反映了电机运行时的力学特性电机转矩是指电机输出的力矩大小，它决定了电机带动负载的能力电机功率是指电机输出的机械能，它反映了电机单位时间内完成的功11转矩功率电机转矩决定了电机带动负载的能力电机功率反映了电机单位时间内完成的功11关系应用电机转矩和功率的关系是功率等于转矩乘了解电机转矩和功率的关系，可以帮助我们以转速选择合适的电机，并优化电机运行效率电机的速度特性空载速度1电机无负载运行时的转速负载速度2电机在负载条件下的转速速度特性曲线3反映电机转速随负载变化的关系速度特性是直流电动机的重要特性之一，它反映了电机转速随负载变化的关系直流电动机的速度特性曲线通常呈下降趋势，即负载越大，转速越低电机的机械特性负载转矩负载转矩是指电机驱动负载旋转所需的转矩，它与负载的性质和转速有关1电机转速电机转速是指电机转子的旋转速度，它与电机输入电压、励磁电流和负载转2矩等因素有关机械特性曲线机械特性曲线是指电机转速与负载转矩之间的关系曲线，它反映3了电机在不同负载下的性能不同的电机类型，其机械特性曲线也不同，例如串励式电机具有较高的起动转矩，但其转速下降较快；而分励式电机则具有较平稳的转速特性，但其起动转矩较小理解电机的机械特性曲线对于选择合适的电机类型和控制电机的运行状态至关重要电机的调速方法改变励磁电流改变电枢电压励磁电流的变化会影响磁场强度通过改变电枢回路中的电压，可，进而影响转速对于直流电动以调节电枢电流，从而改变转速机，可以通过改变励磁绕组的电常用的方法包括调节电源电压流来调节转速或使用调速器控制电枢电压改变负载使用串联电阻负载的变化会影响电机转速增在电枢回路中串联一个电阻，可加负载会导致转速下降，减轻负以降低电枢电流，进而降低转速载则会导致转速上升可以通过这种方法适用于需要低转速或控制负载来调节电机转速需要降低电机启动电流的情况直流电动机的励磁方式励磁方式直流电动机的励磁方式是指励磁绕组的电流来源及连接方式常见励磁方式有独立励磁、他励、串励、并励、复励励磁方式影响电机速度特性、转矩特性、效率、成本等因素选择合适励磁方式，可满足不同应用需求分励式和串励式电动机分励式电动机串励式电动机励磁绕组独立于电枢回路，励磁电流由独立的电源供给励磁绕组励磁绕组串联在电枢回路中，励磁电流与电枢电流相同串励式电可以是直流电源也可以是交流电源经过整流后供电动机在启动时具有较大的启动转矩，但空载时转速会很高，容易失控分励式电动机的特性分励式电动机是指定子绕组和电枢绕组分别由独立电源供电的直流电动机分励式电动机具有以下特性速度调节范围广，可以实现平稳的无级调速，适合用于需要精确调速的场合

1.效率高，因为定子磁场不受电枢电流的影响，所以磁场损耗较低

2.启动转矩大，可以满足较大的负载启动要求

3.结构复杂，成本较高，维护难度较大

4.串励式电动机的特性串励式电动机是指励磁绕组与电枢绕组串联连接的直流电动机这种电动机具有以下特性起动转矩大，适用于起动负荷较大的场合但其转速变化较大，在无负载的情况下，转速会很高，甚至会达到危险速度，因此需要进行有效的转速控制在负载增加时，转速下降明显，并且效率较低电动机的功率损耗电动机在工作过程中，不可避免地会产生各种能量损耗，导致输入功率与输出功率之间存在差距这些损耗主要包括铜损、铁损、机械损耗和附加损耗等10%5%铜损铁损电流流过电枢绕组和励磁绕组产生的热量磁场在铁芯中交变产生的磁滞损耗和涡流损耗2%1%机械损耗附加损耗轴承摩擦、风扇散热等产生的能量损耗其他零散的能量损耗，如刷子接触损耗等电机的热特性与温升温升电机运行时，其内部元件温度升高与环境温度之差允许温升电机在正常工作条件下允许达到的最高温升过热电机温升超过允许温升，可能导致绝缘老化、性能下降甚至烧毁直流电动机的冷却方式风冷使用风扇或鼓风机将冷空气吹过电机，带走热量常见于小型直流电动机水冷利用水循环带走电机产生的热量，适用于大功率直流电动机散热片利用散热片增加散热面积，提高热量散失效率适用于中等功率直流电动机直流电动机的机械结构直流电动机的机械结构主要包括机座、定子、转子、轴承、刷架和换向器等机座通常由铸铁或钢板制成，用以支撑整个电机，并作为定子的基础定子由磁极、磁轭和励磁绕组组成，用来产生磁场转子由转轴、电枢芯、电枢绕组和换向器组成，是直流电动机的旋转部分直流电动机的主要参数直流电动机的参数主要包括额定电压、额定电流、额定功率、额定转速、额定转矩以及效率等这些参数对电动机的选择和应用至关重要220V10A额定电压额定电流通常为220V或380V，取决于应用场景反映了电机在额定负载下的工作电流

1.5KW1500RPM额定功率额定转速电机在额定负载下所能输出的机械功率电机在额定负载下所能达到的转速除了这些基本参数，还有一些其他重要参数，如效率、绝缘等级、防护等级、重量等，需要根据具体应用场景选择合适的电动机直流电动机的选型负载特性工作环境负载的类型、功率和转速要求决环境温度、湿度和振动等因素影定了电动机的选择例如，轻负响电机的选择高温环境下需要载需要小型电机，而重负载需要耐高温电机，而潮湿环境下需要大功率电机防潮电机控制要求成本和效率不同的控制需求会影响电机类型成本和效率是选择电机的关键因的选择例如，需要精确控制的素高效电机可以降低运行成本应用可以选择调速电机，但价格可能更高直流电动机的安装调试准备工作仔细检查电机和附件，确保完好无损，并做好必要的清洁工作安装电机将电机固定在机架上，并调整好位置，确保电机运行平稳连接电源将电源线连接到电机，并确保接线正确，避免发生短路或过载调试电机先进行空载试运行，观察电机运行是否正常，如有问题及时进行调整负载测试逐渐增加负载，观察电机运行情况，确保电机能够正常工作直流电动机的维护保养定期检查清洁维护

1.

2.12定期检查电动机，确保各部件保持电动机清洁，防止灰尘和正常运行，发现问题及时处理油污堆积，影响散热和绝缘性能润滑保养绝缘测试

3.

4.34定期对轴承、齿轮等部件进行定期进行绝缘测试，确保绝缘润滑，降低磨损，延长使用寿良好，防止短路或漏电命直流电动机的故障诊断常见故障诊断方法直流电动机的常见故障包括电枢绕组开路或短路，磁场绕组开诊断直流电动机故障可以采用多种方法目视检查，用万用表测路或短路，电刷磨损，换向器故障，轴承磨损，以及过载或过热量电阻，使用示波器观察波形，以及测试电动机的负载特性等等直流电动机的应用领域工业自动化交通运输

1.

2.12直流电动机广泛应用于工业自动化领域，如机器人、自动化直流电动机作为驱动电机，在电动汽车、电动火车、电动船生产线、机床等舶等交通运输领域发挥重要作用家用电器其他领域

3.

4.34直流电动机应用于各种家用电器，如洗衣机、冰箱、吸尘器直流电动机还应用于医疗设备、航空航天、军事装备等其他、空调等领域小型直流电动机的特点结构简单，成本低廉效率较高，响应速度快应用广泛，领域多样小型直流电动机结构简单，制造工小型直流电动机效率较高，能量转小型直流电动机广泛应用于各种领艺成熟，生产成本较低，适合于大化率高，响应速度快，能够快速启域，例如玩具、模型、医疗器械、规模生产和应用动和停止，适合于需要快速控制的家用电器等等，满足各种不同需求场合体积小，重量轻小型直流电动机体积小巧，便于安装在狭窄的空间内，重量轻便于移动和运输，适合用于移动设备和小型机器大功率直流电动机的特点功率输出高结构坚固大功率直流电动机可提供高功率大功率直流电动机的结构更加坚输出，满足高负载要求它们被固，以承受高负载和恶劣工作环广泛应用于工业生产线、起重机境它们通常采用高强度材料和和矿山设备等领域精密制造工艺效率较高控制灵活大功率直流电动机通常具有更高大功率直流电动机通常可以实现的效率，减少能量损耗，降低运灵活的控制，例如速度控制、转营成本同时，高效的能量转换矩控制和制动控制这使得它们也意味着更环保的运作能够适应各种应用需求稀土永磁直流电动机稀土永磁直流电动机以其高效率、高功率密度和低能耗而著称它采用稀土永磁材料作为磁场励磁，具有体积小、重量轻、转速快、性能稳定等优点这些特性使得稀土永磁直流电动机广泛应用于各种领域，例如汽车、机器人、航空航天等直流电动机的发展趋势效率提升智能控制提高能量转换效率，减少能源损耗，降低运行采用智能控制技术，实现精准控制，优化运行成本性能小型化绿色环保开发体积更小、重量更轻的直流电动机，满足使用环保材料，减少污染排放，符合可持续发小型化设备的需求展理念本课程的总结直流电动机原理直流电动机类型直流电动机应用本课程深入探讨了直流电动机的工作原理，我们学习了各种直流电动机类型，包括分励课程介绍了直流电动机的广泛应用，涵盖工包括转矩的产生、速度特性、机械特性等式、串励式等，以及它们各自的特性业自动化、交通工具等领域课堂讨论大家一起讨论一下，对于直流电动机，您有什么问题？您是否理解直流电动机的结构和工作原理？您是否对直流电动机的特性和应用有更深入的了解？欢迎您提出任何问题，我们一起交流学习！。