任務(wù)三直流電動機知識鏈接一直流電動機的結(jié)構(gòu)一、直流電動機的外形直流電動機的外形如圖3-3-1所示。

Z4系列直流電動機無刷直流電動機70zy45直流電動機

圖3-3-1直流電動機外形任務(wù)三直流電動機二、直流電動機的結(jié)構(gòu)直流電動機是借助電刷和換向器的作用，把電源的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌欣@組中的交流電，保持電磁轉(zhuǎn)矩的方向不變，確保直流電動機朝一定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。直流電動機的結(jié)構(gòu)可以分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分，定子和轉(zhuǎn)子之間有空氣隙。

直流電動機結(jié)構(gòu)如圖3-3-2所示。

圖3-2直流電動機的結(jié)構(gòu)構(gòu)圖任務(wù)三直流電動機三、直流電動機的銘牌如圖3-3-3所示的電動機銘牌是電動機外殼上的重要標(biāo)志，銘牌上標(biāo)明的數(shù)據(jù)稱為額定值，是正確使用直流電動機的依據(jù)。

圖3-3-3直流電動機的銘牌

型號：額定功率PN：額定功率在指在額定情況下，電動機軸上輸出的機械功率，單位為W或KW。額定電壓UN：額定電壓是指電動機額定運行時，加在電動機上的電源電壓，單位為V或KV。額定電流IN：額定電流是指電動機軸上帶有額定負(fù)載時從電源輸入的電流，單位為A。

PN=UNINηN×10-3

任務(wù)三直流電動機任務(wù)三直流電動機額定轉(zhuǎn)速nN：額定轉(zhuǎn)速是指電壓、電流和輸出功率均為額定值時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度，單位為r/min。勵磁方式：勵磁方式是指直流電動機主磁場產(chǎn)生的方式。主磁場產(chǎn)生的方式有兩種：一種是由永久磁鐵產(chǎn)生；另一種是由主磁極繞組通入直流電產(chǎn)生。定額（工作方式）：定額是指電動機在額定狀態(tài)運行時能持續(xù)工作的時間和順序。電動機定額分為連續(xù)、短時和斷續(xù)三種，分別用S1、S2、S3表示。絕緣等級：表示電動機繞組及其他絕緣部分所用絕緣材料的等級。任務(wù)三直流電動機例3-1一臺他勵直流電動機的額定值為：PN=145KW，UN=220V，nN=1450r/min，ηN=90%，求該電動機額定運行時的輸入功率P1和電流IN。

解額定輸入功率

P1=額定電流任務(wù)三直流電動機知識鏈接二直流電動機的起動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)與制動一、直流電動機的起動

直流電動機由靜止?fàn)顟B(tài)加速達(dá)到正常運轉(zhuǎn)的過程稱為起動過程，通常采用降低電源電壓起動和在電樞回路中串電阻起動，詳見表3-3-2。

類別工作原理特點相關(guān)計算公式降低電壓起動在直流電動機開始起動時，給電樞繞組加上較低的直流電壓，隨著轉(zhuǎn)速的上升，逐漸升高電樞電壓，直到額定電壓運行，起動完畢。優(yōu)點是起動過程平滑，電能浪費少；缺點是設(shè)備成本較高，控制系統(tǒng)較復(fù)雜。適用于經(jīng)常起動的電動機，如起重機，運輸機械上的電動機。起動初始的最小電壓為Ust=RaIst式中：Ra—電樞回路的總電阻；Ist—起動電流。串電阻起動當(dāng)電動機起動時，在電樞回路中串入起動電阻Rst

，適當(dāng)選擇起動電阻的大小，將電樞電流限制在1.5～2.5倍額定電流的范圍內(nèi)，隨著電動機轉(zhuǎn)速的上升，反電動勢增大，電樞電流減小，再逐步減少起動電阻阻值，直到電動機穩(wěn)定運行，起動電阻全部切除。該方法設(shè)備簡單，成本低，但電阻上的能量浪費多。一般應(yīng)用于小功率直流電動機的起動，容量稍大但不需要經(jīng)常起動的電動機也可用此方法起動。式中：UN—電動機的額定電壓；Ist—電動機的起動電流。任務(wù)三直流電動機二、直流電動機的調(diào)速直流電動機的調(diào)速就是人為地改變電動機的參數(shù)，使工作點從一條機械特性轉(zhuǎn)移到另一條機械特性上，從而在同一負(fù)載下得到不同的轉(zhuǎn)速。根據(jù)機械特性方程式可以看出：當(dāng)負(fù)載不變時，電動機可以通過改變U、Rsa及Φ這三種方法進(jìn)行調(diào)速，詳見表3-3-3所示。

類別工作原理人工機械特性圖優(yōu)缺點降壓調(diào)速在其它參數(shù)不變時，改變直流電動機的電樞電壓U，其工作點將從固有機械特性移到降壓的人工機械特性上，在右圖中將從特性曲線1轉(zhuǎn)移到特性曲線3，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速隨之下降。從圖中可見，在負(fù)載相同的情況下，不同的電樞電壓，所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速是不同的，電壓越低，轉(zhuǎn)速越低。優(yōu)點是機械特性硬，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍大，電能損耗小，可實現(xiàn)無級調(diào)速；缺點是需要專用的調(diào)速直流電源，成本較高，其應(yīng)用在前一段時間內(nèi)受到限制。電樞串電阻調(diào)速在其它參數(shù)不變的條件下，在電樞回路串聯(lián)電阻Rsa后，工作點將從固有特性轉(zhuǎn)移到電樞串電阻的人為特性上，在右圖中將從特性曲線1轉(zhuǎn)移到特性曲線2，從而得到較低的轉(zhuǎn)速。由圖可知，在負(fù)載相同的情況下，電樞串入的電阻值越大，電動機轉(zhuǎn)速就越低。優(yōu)點是設(shè)備成本低；缺點是低速時機械特性軟，效率低，調(diào)速級數(shù)有限，一般用于小容量的電動機中。弱磁調(diào)速在其它參數(shù)不變的條件下，在勵磁回路中串入調(diào)節(jié)電阻RPL，改變RPL的大小，就可以改變電動機主磁通Φ的大小。從圖中可見，在勵磁回路中串入的電阻值越大，電動機的轉(zhuǎn)速就越高。轉(zhuǎn)速只能往上調(diào)，因受電動機最高轉(zhuǎn)速和機械強度的限制，調(diào)速范圍小。由于調(diào)速回路功率小，電能損耗小，控制方便，可以做到無級調(diào)速。任務(wù)三直流電動機三、直流電動機的反轉(zhuǎn)直流電動機有兩種反轉(zhuǎn)方法：一種是改變磁通（勵磁電流）的方向；另一種是改變電樞電流的方向。

四、直流電動機的制動所謂制動就是加上一個與電動機轉(zhuǎn)向相反的轉(zhuǎn)矩，使電動機迅速停轉(zhuǎn)或限制電動機的轉(zhuǎn)速。直流電動機的制動可以分為機械制動和電氣制動，其中電氣制動又可分為再生制動、能耗制動和反接制動等。詳見表3-3-4所示。

任務(wù)三直流電動機知識鏈接三直流電動機的使用、維護及故障處理1．直流電動機的正確使用（1）根據(jù)負(fù)載合理選用直流電動機首先應(yīng)根據(jù)負(fù)載的大小，正確選擇電動機的額定容量；再根據(jù)負(fù)載運行的實際情況，正確選擇電動機的額定轉(zhuǎn)速；最后根據(jù)負(fù)載的特點，確定電動機的結(jié)構(gòu)型式。（2）直流電動機使用前的檢查首先檢查電動機的銘牌數(shù)據(jù)、接線、起動設(shè)備是否符合規(guī)定，轉(zhuǎn)動部件是否靈活；再檢查絕緣電阻是否符合要求；最后通電空轉(zhuǎn)，觀察轉(zhuǎn)向是否正確，振動和噪聲是否正常。

（3）直流電動機運行中的監(jiān)視對運行中的電動機進(jìn)行監(jiān)視，其目的是及時發(fā)現(xiàn)故障隱患并進(jìn)行處理。

任務(wù)三直流電動機2．直流電動機的定期維護及時清除電動機外殼上的灰塵和油泥，檢查接線端子是否良好；檢查傳動裝置有無破裂損壞，安裝是否牢固；經(jīng)常檢查電動機的絕緣電阻，定期檢查機殼接地是否可靠，檢查、清洗電動機軸承，更換潤滑油；定期清潔電刷與換向器表面，檢查電刷與換向器是否良好。3．直流電動機的常見故障及其處理，詳見表3-3-5所示。

任務(wù)三直流電動機輔助故障現(xiàn)象可能的原因檢查和排除方法電動機不能起動電流表無指示電源未能真正接通檢查線路是否完好，起動設(shè)備接線是否正確，電刷接觸是否良好，熔斷器是否熔斷電流表讀數(shù)很大起動時負(fù)載過大或傳動機構(gòu)卡死減小負(fù)載或排除機械故障通電后電動機稍微動一下起動電流太小檢查電源電壓是否太低，起動電阻是否太大電動機轉(zhuǎn)速不正常轉(zhuǎn)速快、線電流大、電刷上火花大電樞繞組匝間短路拆開修理或更換繞組并勵繞組極性接錯或部分?jǐn)嗑€測試極性重新接線或找出故障點予以排除串勵電動機輕載或空載增大負(fù)載轉(zhuǎn)速過快、過慢或不穩(wěn)電源電壓過高、過低或波動過大調(diào)節(jié)電壓至額定值并設(shè)法穩(wěn)定電壓電刷接觸不良或位置不正確調(diào)整電刷位置，將刷架調(diào)在幾何中線處電動機溫升過高電動機溫升過高長期過載或未按規(guī)定運行減輕負(fù)載或按規(guī)定“短時”、“斷續(xù)”運行通風(fēng)不良檢查風(fēng)扇是否正常，風(fēng)道是否暢通電動機電樞過熱電樞繞組或換向器片短路測定、排除短路點，若短路嚴(yán)重應(yīng)更換定、轉(zhuǎn)子相擦檢查磁極固定螺栓是否松動，軸承是否磨損電壓過低度或過高恢復(fù)電壓額定值電動機軸承過熱軸承磨損或潤滑不良更換軸承或加入適量潤滑油電動機電刷火花過大電刷磨損過量或型號不符合要求更換新電刷電刷磨損過量或型號不符合要求電刷與換向器接觸不良或壓力不均勻研磨電刷與換向器或調(diào)整電刷上彈簧壓力電刷與換向器接觸不良或壓力不均勻電刷表面不清潔清潔換向器電刷表面不清潔電動機長期過載減輕負(fù)載至額定值電動機長期過載電樞繞組或換向器短路檢查云母槽中有無銅或用毫伏表查出短路處電樞繞組或換向器短路換向極繞組短路或極性接反查出短路處襯墊絕緣或重新繞制，接反極性則需重新接續(xù)線換向極繞組短路或極性接反任務(wù)實施一、任務(wù)實施工具直流電動機（0.8KW，220V）1臺與電動機配套的起動器1臺變阻器Rf（1KΩ，0.5A）1個變阻器Rsa（95Ω，6A）1個直流電壓表（300V）1塊直流電流表（0.5A）1塊轉(zhuǎn)速表1塊。二、任務(wù)實施步驟1．直流電動機的起動與反轉(zhuǎn)

按圖3-3-4接線，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查確認(rèn)無誤后，按如下步驟操作：（1）將勵磁回路電阻Rf短接，電樞回路電阻Rsa調(diào)至最大值。（2）在斷開S1時，檢查起動器手柄是否處于起始位置；如果位置正確則可閉合S1。（3）緩慢轉(zhuǎn)動起動手柄，起動直流電動機。觀察電動機的轉(zhuǎn)向，直至起動器處于運行位置，起動器手柄被電磁鐵鎖住，即起動完畢。（4）斷開S1，則電動機停轉(zhuǎn)。觀察起動器失電后自動復(fù)位的過程。（5）起動器復(fù)位后，調(diào)換電動機勵磁繞組兩個接頭的接線。（6）再閉合S1，轉(zhuǎn)動起動器手柄，起動直流電動機，觀察電動機的轉(zhuǎn)向是否改變。2．直流電動機電樞串電阻調(diào)速和弱磁調(diào)速實驗電路與圖3-3-4相同，操作步驟如下：（1）重復(fù)前面操作步驟（1）～（3），起動直流電動機。（2）逐漸減小電樞回路電阻Rsa，使電動機轉(zhuǎn)速上升，直至Rsa被短接。記錄Rsa改變時的轉(zhuǎn)速n和電樞電壓Ua，將各數(shù)據(jù)記入表3-3-5中。

任務(wù)實施Ra100％Ra75％Ra50％Ra25％Ra0n/r/minUa/V表3-3-5直流電動機電樞串電阻調(diào)速（3）電樞串電阻調(diào)速測試結(jié)束后，不要停車，要非常緩慢地增大勵磁回路電阻Rf，使電動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，直至1.2nN左右。記錄Rf改變時的轉(zhuǎn)速n和勵磁電流If，將各數(shù)據(jù)記入表3-4-6中。（4）繪制直流電動機電樞串電阻調(diào)速和弱磁調(diào)速的特性曲線n=f(Ua)和n=f(If)。

n/r/minIf