1、1會計學電機及其應用資源電機及其應用資源第1章直流電機的結構和原理第1章直流電機的結構和原理XXMB9.TIF1.掌握直流電動機的基本工作原理。2.能夠制作單線圈直流電動機，并會通電測試。3.能夠拆卸玩具電動機，并說出其結構及各部分名稱。4.理解玩具電動機的旋轉原理和可逆原理。5.會畫玩具電動機電樞繞組的展開圖。6.能夠描述直流電動機的結構和分類。7.理解直流電動機銘牌數據的含義。8.了解電樞反應，掌握改善換向的方法。9.能夠正確調整電刷的位置。1.1直流電動機的基本工作原理第1章直流電機的結構和原理圖1-1左手定則與右手定則1.掌握直流電動機的基本工作原理。2.能夠制作單線圈直流電動機，并會

2、通電測試。3.能夠拆卸玩具電動機，并說出其結構及各部分名稱。4.理解玩具電動機的旋轉原理和可逆原理。5.會畫玩具電動機電樞繞組的展開圖。6.能夠描述直流電動機的結構和分類。7.理解直流電動機銘牌數據的含義。8.了解電樞反應，掌握改善換向的方法。9.能夠正確調整電刷的位置。1.1直流電動機的基本工作原理第1章直流電機的結構和原理1.左手定則與右手定則左手定則也稱“電動機定則”，如圖1-1a所示。2.電磁力定律3.電磁感應定律1.電磁轉矩的產生現在用圖1-2所示直流電動機的物理模型來分析電磁轉矩產生的。圖1-2最簡單的直流電動機的物理模型第1章直流電機的結構和原理2.恒定轉矩的產生由于主極磁場在空

3、間上近似于正弦分布，只有一個線圈的直流電動機產生的電磁轉矩是脈動的，如圖1-3a所示。3.直流電動機的運行過程直流電動機與電源接通后，運行過程如圖1-4所示。圖1-3直流電動機的脈動轉矩第1章直流電機的結構和原理圖1-4直流電動機的運行過程1.實訓目的通過親身制作與測試，了解直流電動機的基本結構，理解換向器的作用和原理，掌握電動機的起動與運行情況。第1章直流電機的結構和原理2.材料與工具所需材料與工具如圖1-6所示。(1)材料：8cm12cm木板一塊、直徑為1mm的漆包線1m、5號電池夾1個、鱷魚夾2個、曲別針2個、小螺釘2個、磁鐵1塊、雙面膠若干。(2)工具：萬用表、電烙鐵、螺釘旋具、尖嘴鉗

4、、斜口鉗、壁紙刀。圖1-5制作完成的單線圈直流電動機第1章直流電機的結構和原理圖1-6所需材料與工具3.制作步驟第1章直流電機的結構和原理(1)繞制線圈：帶上手套，用手把漆包線抻直，如圖1-7a所示，注意不要弄傷手。圖1-7線圈繞制(2)制作電源：先用斜口鉗把電池夾上的導線絕緣層剝掉，如圖1-8a所示；把鱷魚夾上的護套取下，預先套在導線上(注意顏色相配)，如圖1-8b所示，否則有時候焊接完了才發(fā)現護套沒法上了；然后將剝去絕緣層的電池夾，導線與鱷魚夾焊接在一起，如圖1-8c所示；最后把護套安裝在鱷魚夾上，電源部分就完成了，如圖1-8d所示。第1章直流電機的結構和原理(3)制作支架：用尖嘴鉗分步驟

5、把曲別針彎成圖片最下端的樣子，如圖1-9a所示；把線圈套在磁體上以確定支架的位置，并用螺釘固定結實，如圖1-9b所示；確定支架的高度，要求線圈盡量貼近下面的磁鐵又不發(fā)生刮碰，如圖1-9c所示；在支架確定好的位置處用尖嘴鉗彎一下，支架就做好了，放上線圈，如果位置不合適再作進一步的調整，如圖1-9d所示。(4)刮絕緣漆：用壁紙刀刮掉線圈與支架接觸位置上漆包線的絕緣漆，如圖1-10所示。圖1-8電源制作過程第1章直流電機的結構和原理圖1-9線圈支架制作過程第1章直流電機的結構和原理圖1-10刮絕緣漆的位置4.通電測試裝上電池，用萬用表測量鱷魚夾是否有電壓輸出，如圖1-11a所示。第1章直流電機的結構

6、和原理圖1-11通電測試(1)通電測試中可能出現的問題：線圈不轉動；線圈轉動快慢不均；線圈轉動方向不固定。第1章直流電機的結構和原理(2)影響轉動效果的因素：線圈匝數多少；電池電壓大小與電量；電池連接情況；永久磁鐵磁場強弱；漆包線漆是否刮干凈；半面漆刮的寬窄與位置；線圈與磁鐵之間的距離；線圈形狀是否平衡；線圈兩邊是否在軸線上；支架兩邊高度是否相同。(3)若有條件，在電路中串聯電流表，或用穩(wěn)壓直流電源代替電池，觀察線圈起動時和運行時電路中電流的大小和方向。(4)線圈為什么有時需要用手撥一下才能轉動？想想這種電動機能干什么用？要能實用還需要進行哪些改進？舉例說明電動機在生產生活中的應用。1.2永磁

7、式直流電動機的結構和原理圖1-12玩具電動機的外形第1章直流電機的結構和原理圖1-13玩具電動機的分解圖1.拆卸步驟拆卸玩具電動機不需要專門的技術和工具。(1)開啟固定爪、取下端蓋。第1章直流電機的結構和原理圖1-14固定爪位置第1章直流電機的結構和原理圖1-15端蓋內的電刷(2)取出轉子。第1章直流電機的結構和原理圖1-16轉子第1章直流電機的結構和原理圖1-17轉子、電刷及換向器(3)拆卸轉子線圈與鐵心。第1章直流電機的結構和原理圖1-18轉子的拆卸第1章直流電機的結構和原理圖1-19電動機外殼的拆卸(4)拆卸電動機外殼。第1章直流電機的結構和原理圖1-20玩具電動機的發(fā)電實驗裝置2.玩具

8、電動機發(fā)電實驗(1)把電池連接到電動機的端子，并確認電動機已經旋轉。第1章直流電機的結構和原理(2)取下電池，把連接電動機的導線連接到檢流計上(或萬用表最小直流電流擋)，按照剛才電池帶動電動機旋轉的方向轉動電動機軸。(3)根據檢流計擺動的方向，就可以判斷發(fā)電的極性，可以發(fā)現，雖然電動機的旋轉方向相同，但是，發(fā)電時的電流方向和電池給電動機供電時的電流方向是相反的。(4)改變電動機軸轉動的速度，從檢流計指針擺動的幅度就可以確認發(fā)電電壓發(fā)生了變化。(1)電樞鐵心為什么必須用薄鐵片疊成？薄鐵片之間絕緣嗎？需要改進嗎？(2)電樞鐵心或外殼換成木頭或塑料，或把轉子抽掉，電動機會怎樣？第1章直流電機的結構和

9、原理(3)這種電動機與單線圈電動機有何不同？兩個電刷安放于什么位置？(4)如果電樞鐵心不是三極轉子，即電樞鐵心槽數為5、7、9或11個時，對電動機會有怎樣的影響？槽數可以為偶數嗎？(5)電動機能夠發(fā)電是基于什么道理？發(fā)電電壓大小與哪些因素有關？發(fā)電時的電壓極性由誰來決定？圖1-21三極轉子產生轉矩的原理示意圖第1章直流電機的結構和原理(1)換向器與電刷組合的作用是什么？電刷位置可以改變嗎？(2)怎樣改變電動機的旋轉方向和轉速的大??？(3)電吹風上的小型永磁式直流電動機(三極轉子)，必須用手擰一下轉軸，才能起動，但轉動無力。圖1-22直流發(fā)電機發(fā)電原理示意圖第1章直流電機的結構和原理1.直流發(fā)電

10、機的發(fā)電原理直流發(fā)電機發(fā)電原理示意圖如圖1-22所示。圖1-23直流發(fā)電機的脈動電壓2.直流發(fā)電機的運行過程當原動機拖動電樞旋轉時，如圖1-24所示，電樞導體切割磁力線產生感應電動勢，其方向可用右手定則確定。第1章直流電機的結構和原理圖1-24直流發(fā)電機運行過程3.直流電機的可逆性直流電機在一定的條件下，可作為發(fā)電機運行，把機械能轉變?yōu)殡娔芄┙o直流負載；第1章直流電機的結構和原理而在另外的條件下又可把電能轉換為機械能拖動機械負載，這就是直流電機的可逆性。1.線圈的繞制方法詳細查看電樞中線圈的連接關系，把電樞從某一槽中間沿軸向切開、分左、右方向展開成一個平面，可畫出其示意圖，如圖1-25所示。圖

11、1-25電樞繞組的繞制方法示意圖第1章直流電機的結構和原理圖1-26單疊繞組2.電樞繞組的展開圖電樞繞組是直流電機的核心部分，它是由許多分布在轉子表面的線圈按一定的規(guī)律連接而成的閉合繞組。第1章直流電機的結構和原理圖1-27三極轉子單疊(1)試著用左手定則分析三極轉子電動機的旋轉方向。(2)電樞繞組元件中有哪些電量？是交流還是直流？第1章直流電機的結構和原理(3)小型永磁式直流電動機，定子為2極，電樞鐵心為7槽，繞成右行單疊繞組。(4)從節(jié)省材料的角度看，右行與左行哪個更好？1.3電磁式直流電機的結構、分類與銘牌圖1-28電磁式直流電機的結構第1章直流電機的結構和原理1.機座與端蓋機座有兩個作

12、用：一是作為主磁極的一部分，二是作為電動機的結構框架。2.主磁極主磁極的作用是建立主磁場。3.換向磁極換向磁極是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個小磁極，它的作用是改善直流電機的換向情況，使電機運行時不產生有害的電火花。圖1-29主磁極結構第1章直流電機的結構和原理圖1-30換向磁極結構4.電刷裝置電刷裝置是電樞電路的引出(或引入)裝置，它由電刷、刷握、刷桿和連線等部分組成，如圖1-31所示。第1章直流電機的結構和原理圖1-31電刷裝置第1章直流電機的結構和原理圖1-32支架機構5.電樞鐵心電樞鐵心既是主磁路的組成部分，又是電樞繞組的支撐部分，為了減少電樞鐵心內的渦流損耗，第1章直流電機的結構和原理

13、電樞鐵心一般用厚0.5mm且沖有齒、槽的硅鋼片疊壓夾緊而成。圖1-33電樞結構示意圖6.電樞繞組電樞繞組由一定數目的線圈按一定的規(guī)律連接而成，它是直流電機的電路部分，也是進行機電能量轉換的部分。7.換向器在直流發(fā)電機中，換向器起整流作用；在直流電動機中，換向器起逆變作用，因此換向器是直流電機的關鍵部件之一。第1章直流電機的結構和原理圖1-34電樞鐵心槽內嵌放的電樞繞組第1章直流電機的結構和原理圖1-35換向器結構(1)主磁極鐵心與電樞鐵心結構一樣嗎？為什么？第1章直流電機的結構和原理(2)換向磁極的作用是什么？它裝在什么位置？繞組如何連接？流過換向磁極繞組的電流是什么電流？(3)直流電機有哪些

14、主要部件？試說明它們的作用和結構。1.他勵直流電動機勵磁繞組與電樞繞組采用兩個電源供電，如圖1-36所示。圖1-36他勵直流電動機第1章直流電機的結構和原理2.并勵直流電動機勵磁繞組和電樞繞組并聯，采用同一個電源供電，由一個開關控制，如圖1-37所示。圖1-37并勵直流電動機第1章直流電機的結構和原理圖1-38串勵直流電動機3.串勵直流電動機勵磁繞組與電樞繞組串聯之后，外接一個直流電源，由一個開關控制，如圖1-38所示。4.復勵直流電動機復勵直流電動機如圖1-39所示。第1章直流電機的結構和原理圖1-39復勵直流電動機第1章直流電機的結構和原理圖1-40復勵直流電動機勵磁繞組中電流的方向第1章

15、直流電機的結構和原理圖1-41直流電機的終端標注符(1)多匝、小線徑導線繞制的是什么類型的勵磁繞組？這樣有什么好處？(2)解釋積復勵和差復勵的不同之處，這種不同是怎樣實現的？(3)串勵繞組和并勵繞組如何與電樞繞組連接？第1章直流電機的結構和原理圖1-42某臺直流電動機的銘牌1.型號型號表明該電機所屬的系列及主要特點。第1章直流電機的結構和原理圖1-43該直流電動機的型號含義2.額定值(1)額定功率PN：指電機在額定運行時的輸出功率，對發(fā)電機是指輸出的電功率；對電動機是指輸出的機械功率，單位為W或kW。(2)額定電壓UN：指在額定運行狀況下，直流發(fā)電機的輸出電壓或直流電動機的輸入電壓，單位為V或

16、kV。第1章直流電機的結構和原理(3)額定電流IN：指電動機在額定電壓和額定負載時，允許長期輸出(發(fā)電機)或輸入(電動機)的電流，單位為A。(4)額定轉速nN：指電動機在額定電壓和額定負載時的旋轉速度，單位為r/min。3.勵磁方式指勵磁繞組獲得電流的方式。4.絕緣等級表示電機各繞組及其他絕緣部件所用絕緣材料的等級。表1-1絕緣材料耐熱性能等級5.定額工作制指電機按銘牌規(guī)定的額定值工作時，可以持續(xù)運行的時間和順序。(1)連續(xù)定額S1：表示電機按銘牌值工作時可以長期連續(xù)運行。(2)短時定額S2：表示電機按銘牌值工作時只能在規(guī)定的時間內短時運行。第1章直流電機的結構和原理(3)斷續(xù)定額S3：表示電

17、機按銘牌值工作時，運行一段時間就要停止一段時間，周而復始地按一定周期重復運行。解：額定運行狀態(tài)時的輸入功率1.4電樞反應和改善換向的方法圖1-44勵磁繞組的接線第1章直流電機的結構和原理1.勵磁繞組的接線直流電機的勵磁繞組通電后，在電動機內產生磁場，形成若干個磁極，以N極和S極成對的形式出現，在電動機氣隙表面圓周上均勻分布。2.電樞反應直流電機在實際使用時，實際磁場是主磁極磁場(如圖1-45a所示)和電樞磁場(如圖1-45b所示)互相疊加得到的合成磁場(如圖1-45c所示)。圖1-45電樞反應第1章直流電機的結構和原理1)使氣隙磁場發(fā)生畸變，半個極下磁場削弱，半個極下磁場加強。2)磁路飽和時有

18、去磁作用，使每極下部總的磁通有所減小。1.選用合適的電刷在使用維修中欲更換電刷時，必須選用與原來同一牌號的電刷，如果實在配不到相同牌號的，那就盡量選擇特性與原來接近的，并將所有電刷全部更換。2.旋轉電刷將電刷旋轉與物理中性面移動相同的角度，可以矯正電樞反應。3.裝設換向磁極換向磁極裝設在相鄰兩主磁極之間的幾何中性線上，如圖1-46所示。圖1-46換向磁極的裝設第1章直流電機的結構和原理4.裝設補償繞組換向磁極僅在其鄰域內恢復磁場，不能克服所有的磁場變形。圖1-47補償繞組的位置與結構(1)一臺直流電動機改成發(fā)電機運行時，是否需要改接換向磁極勵磁繞組？為什么？(2)補償繞組的作用是什么？裝在什么

19、位置？流過補償繞組的電流是什么電流？電流方向如何？第1章直流電機的結構和原理圖1-48感應法(1)感應法：這是一種最簡單的方法。第1章直流電機的結構和原理(2)正反轉發(fā)電機法：采用他勵方式，保持轉速不變，使電機正反轉，用萬用表測電樞繞組端電壓，逐漸移動電刷，在相同的轉速下測出正反轉時電樞繞組的端電壓，直到正轉與反轉時電樞繞組端電壓大小相等，這時電刷的位置就是物理中性面的位置。(3)正反轉電動機法：直流電動機電樞繞組端電壓與勵磁電壓大小保持恒定，改變電樞繞組端電壓的極性，使直流電機正轉后反轉，同時逐漸移動電刷。(1)感應法的原理是什么？請畫圖分析。(2)電刷中性面位置的調整，是把電刷的實際位置調到幾何中性面上嗎？(3)為什么要調整電刷位置？第1章直流電機的結構和原理圖1-4直流電動機的運行過程1.實訓目的通過親身制作與測試，了解直流電動機的基本結構，理解換向器的作用和原理，掌握電動機的起動與運行情況。第1章直流電機的結構和原理圖1-18轉子的拆卸第1章直流電機的結構和原理(2)取下電池，把連接電動機的導線連接到檢流計上(或萬用