项目一--直流电机的拆装与维修

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1、电机的拆装与维修,张金环,13512887976,电气自动化专业,项目一、直流电动机的拆装与维修 项目二、变压器的运行特性与维修 项目三、交流电机的拆装与维修 项目四、控制电机的应用,本门课的教学内容,直流电机是通以直流电流的旋转电机，是电能和机械能相互转换的设备。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是直流电动机。直流电动机具有良好的调速特性和宽广的调速范围，在调速性能和指标要求较高的场合，直流电机得到了广泛的应用。,项目一 直流电机的拆装与维修,任务一 认识直流电机及直流电机的基本工作原理 任务二 直流电动机的运行特性 任务三 直流电动机的拖动 任务四 直流电动机的常见故障与

2、维修,项目一 直流电机的拆装与维修,任务一 直流电机的拆装,一、直流电机的用途,1、直流电动机的用途：由于直流电动机具有良好的启动和调速性能，常应用于对启动和调速有较高要求的场合，如大型可逆式轧钢机、矿井卷扬机、宾馆高速电梯、龙门刨床、电力机车、内燃机车、地铁列车、城市电车、电动自行车、造纸和印刷机械、船舶机械、大型精密机床和大型起重机等生产机械中，,2、直流发电机的用途：直流发电机主要用作各种直流电源，如直流电动机电源、化学工业中所需的低电压大电流的直流电源，直流励磁机等,二、直流电动机的结构,直流电机由定子(磁极)、转子(电枢)和气隙三部分构成。,任务一 直流电机的拆装,直流电机的外部结构

3、,直流电机的内部结构,二、直流电动机的结构,极掌,极心,励磁绕组,机座,转子,直流电机的轴向剖面图,任务一 直流电机的拆装,风叶,磁极,电刷,电枢转子,转轴,换向器,换向片,压紧环,电枢绕组,绕组端部,结构细说,换向器,任务一 直流电机的拆装,1、直流电机的定子（内部结构）,任务一 直流电机的拆装,定子部分组成：,主磁极：其作用是产生恒定的主磁场，由主磁极铁心和套在铁心上的励磁绕组组成。铁心的上部叫极身，下部叫磁靴。磁靴的作用是减小气隙磁阻，使气隙磁通沿气隙均匀分布。 机座有两个作用，一是作为各磁极间的磁路，这部分称为定子的磁轭；二是作为电机的机械支撑。 换向极换向极的作用是改善直流电机的换向

4、性能，消除直流电机带负载时换向器产生的有害火花。换向极的数目一般与主磁极数目相同，只有小功率的直流电机格不装换向极或装设只有主磁极数一半的换向极。 电刷装置其作用有两个，一是使转子绕组与电机外部电路接通；二是与换向器配合，完成直流电机外部直流与内部交流的互换。,任务一 直流电机的拆装,2.转子部分,转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。 电枢铁心有两个作用：一是作为磁路的一部分；二是将电枢绕组安放在铁心的槽内。 为了减小由于电机磁通变化产生的涡流损耗，电枢铁心通常采用0.350.5mm硅钢片冲压叠成。

5、电枢绕组作用是产生感生电动势和电磁转矩，从而实现电能和机械能的相互转换。,1 转轴；2轴承；3换向器；4电枢铁心；5电枢绕组；6风扇；,任务一 直流电机的拆装,2.转子部分,转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。 换向器是直流电机的关键部件，它与电刷配合，在直流电机中，能将电枢绕组中的交流电动势或交流电流转变成电刷两端的直流电动势或直流电流。换向器的种类很多，主要取决于电机的容量与转速。在中小型直流电机中最常用的为拱形换向器。,1换向片；2套筒；3V形环；4片间云母；5云母；6螺母,任务一 直流电机的拆

6、装,2.转子部分,转子是直流电机的重要部件。由于感生电动势和电磁转矩都是在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。 转轴转轴、支架和风记扇 对于小容量的直流电机，电枢铁心装在轴上。对于大容量的直流电机，为减少硅钢片的消耗和转子重量，轴上装有金属支架，电枢铁心装在金属支架上。为了加强电机的散热，轴上还装有风扇。,1转轴；2轴承；3换向器；4电枢铁心；5电枢绕组；6风扇；,任务一 直流电机的拆装,换向器和电刷装置,1.额定功率PN: 电机轴上输出的机械功率。,2.额定电压UN : 额定工作情况下的电枢上加的直流电压。（例：110V，220V，440V）,3.额定电

7、流IN : 额定电压下轴上输出额定功 率时的电流（并励包括励磁和电枢电流）。三者关系：直流电动机：PN=UNIN （ ：效率）直流发电机：,4.额定转速nN: 在PN , UN , IN 时的转速。 直流电机的转速一般在500r/min 以上。特殊的直流电机转速可以做到很低（如每分钟几转）或很高（每分钟3000转以上）。,三、直流电机的额定值和系列,PN=UNIN,任务一 直流电机的拆装,5、直流电机主要系列Z4系列：一般用途的小型直流电动机；ZT系列：广调速直流电动机；ZJ系列：精密机床用直流电动机,任务一 直流电机的拆装,四、直流电机的基本工作原理,1、直流电动机的基本工作原理,任务一 直

8、流电机的拆装,四、直流电机的基本工作原理,把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中有电流流过。在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S 极下导体cd受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。换向器和电刷作用：将外部直流电转换成内部的交流电，以保持转矩方向不变。,任务一 直流电机的拆装,任务一 直流电机的拆装,当电枢旋转到下图所示位置时，原N极性下导体ab转到S极下，受力方向从左向右，原S 极下导体cd转到N极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下

9、继续逆时针方向旋转。,实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。,直流电动机的工作原理示意图:,任务一 直流电机的拆装,直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向如图所示。由于换向片和线圈固定联接，无论线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向外, N极有效边的电流方向向内。电动机电枢绕组通电后中受力(左手定则)按逆时针方向旋转。,任务一 直流电机的拆装,2、直流电机的可逆原理,从直流电机的工作原理来看，一台直流电机若在电刷两端加上直流电压，输入电能，即可拖动生产机械，将电能变为机械能而成为电动机；反之若用原动机带动电枢旋转，输入机械能，就可在电刷两端得到一个直流电动势作为电源，将机

10、械能变为电能而成为发电机。一台电机既可作为发电机运行，又可作为电动机运行，这就是直流电机的可逆原理。,直流电机工作原理总结,线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向相反。,1. 电枢感应电动势,Ea,U,+,电刷,换向片,T,n,A,B,Ea,Ea,任务一 直流电机的拆装,由图可知，电枢感应电动势 与电枢电流或外加电压方向总是相反，所以称反电势。,式中：U 外加电压Ra 绕组电阻,2. 电枢回路电压平衡式,任务一 直流电机的拆装,Ea,项目一、直流电动机的拆装与维修 任务一、认识直流电机及直流电机的基本工作原理,班级： 组成员： 学号： 日期：,1、

11、直流电机的结构 2、直流电机的工作原理 3、直流电动机的启动 （1）启动前注意事项 （2）电路图（接线图） （3）直流电机启动邮箱： Qq：1343196329,内容：,六、 直流电机的电枢绕组,对电枢绕组的要求：,在通过规定的电流和产生足够的电势和电磁转矩前提下，所消耗的有效材料最省， 强度高（机械、电气、热）， 运转可靠，结构简单等。,电枢绕组：直流电机的电磁感应的关键部件之一, 是直流电机的电路部分，亦是实现机电能量转换的枢纽。,1、电枢绕组的基本知识：,元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。,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

12、端。,极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用表示。,首端,末端,式中： -电枢铁芯外径；Z-电枢总槽数,绕组实物图,或,2、电枢绕组的形式,环形绕组,鼓形绕组,叠绕组,波绕组,3、 单叠绕组,双层单叠绕组的连接规律是：电枢表面的每个槽分上下两层放置两个元件边，当一个线圈的一个边在某槽中占有上层位置时，则该线圈的另一边必须放在电枢表面所跨过的距离为一个节距的另一槽下层。所有的相邻元件依次串联（即第一个元件的下层边（虚线）的尾端和第二个元件的上层边（实线）的首端连接到一个换向片上， ），同时每个元件的出线端依次连接到相邻的换向片上，最后形成一个闭合回路。特点： 槽数Z、元件数S和换向片数

13、K三者相同。,单叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的首端紧叠在前一个元件尾端，整个绕组成折叠式前进。下面通过p2， ZSK16例子说明单叠绕组如何连接，有何特点。,单叠绕组放置,元件1：上元件边在1槽，和1号换向片相连， 下元件边放在相距y1=4即5槽下层。和2号换向片相连。 元件2：上元件边在2槽，和2号换向片相连，下元件边放在相距y1=4即6槽下层。和3号换向片相连。 以此类推,对电枢槽、绕组元件和换向片进行编号，一个绕组元件的上层边所在的槽、上层边所连接的换向片和该元件标号相同。例如1号元件上层边放在1号槽，并与1号换向片相连。,单叠绕组连接示意图,元件连接顺序表,绕电枢一周， 所有

14、元件互相串联构成一闭合回路。,某一瞬间电刷、磁极放置,磁极：磁极均匀分布，N、S极交替安排。,电刷：实际运行时，电刷是静止不动的，电枢在旋转，但是被电刷所短路的元件，永远都是处于电机的几何中性线，其感应电动势是接近零的。为使正、负电刷间引出的电动势最大，我们已知被电刷所短路的元件电动势为零，在元件端接线对称的情况下，电刷的实际位置应在磁极中性线下，所以习惯上称为“电刷放在几何中性线位置”,单叠绕组展开图,槽展开,将电枢表面某处沿轴向剖开，展成一个平面，得到绕组的平面展开图：,绕组电路图：,结合电刷的放置， 得到该瞬时的电路图,每个极下的元件组成一条支路。即单叠绕组的并联支路数正好等于电机的极数

15、2a=2p 。,这是单叠绕组的重要特点之一。,单叠绕组的特点：,元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。 并联支路数等于磁极数，2a=2p; 每条支路由不相同的电刷引出，电刷不能少，电刷数等于磁极数; 正负电刷引出的电动势即为每一支路的电动势，电枢电压等于支路电压; 由正负电刷引出的电枢电流Ia为各支路电流 之和，即,七、直流电机的电枢电动势和电磁转矩,1、电枢电动势：电枢电动势是指直流电机正负电刷之间的感应电动势，也就是电枢绕组里每条并联支路的感应电动势。所以，我们可以先求一根导体的在一个极距范围内所产生的平均电动势，再求一条支路的电动势。一个磁极极距范围内，平均磁密用 表示，极距为 ，电枢

16、的轴向有效长度为 ，每极磁通为，则一根导体的平均电动势为：,其中：,因为一条支路里的串联总导体数,（N 为电枢总导体数），于是，,电枢电动势为：,式中，,是一个常数，称为电动势常数。,1、电枢电动势：,2、电磁转矩：,1）先求一个导体的平均电磁力：2）平均电磁力乘以电枢的半径，即得到一根导体所受的平均电磁转矩：,电枢绕组中每个导体所受电磁转矩之和。,导体电流，即支路电流,3）电枢绕组的电磁转矩为：,式中： 是一个常数，称为转矩常数，,是电枢总电流,， 对于一个具体的电机而言，是一个常数，并且通过换算，两者之间有一固定的关系:,3、直流电机的电磁功率：,发电机:机械能 转化为电能 ； 电动机:电能 转化为机械能 .,电磁功率(续),对于电动机，Ia与Ea反向，EaIa为转子电枢吸收的电功率，对应的T为转子输出可以驱动机械负载的机械功率。所以Pem是电机的能量转换过程中，电功率和机械功率之间可以互相转换的功率。,