第一篇 直流电机
第三章直流电机
一、填空
1.直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是。
答：交流的。
2、直流发电机若电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则电刷两端的电压性质为________电压。答：直流
2.一台四极直流发电机采用单叠绕组，若取下一支或相邻的两支电刷，其电流和功
率，而电刷电压。
答：减小，不变。
3.一台并励直流电机，接到220伏的直流电网上，作电动机运行时，电枢电势为210伏，若
改为发电机运行，并保持电网电压，电枢电流不变，则电枢电势为__________伏，电枢回路内阻压降为________伏。
4.一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，
则稳定后电机的电流为倍的额定电流（假设磁路不饱和）。
答：1.25倍。
5.并励直流电动机，当电源反接时，其中
I的方向，转速方向。
a
答：反向，不变。
6.直流发电机的电磁转矩是转矩，直流电动机的电磁转矩是转矩。
答：制动，驱动。
7.★电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流
I增加时，转速
a n将，转矩T e将。
答：下降，增加。
8.直流电动机电刷放置的原则是：。
答：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。
9.直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速，而在电枢回路中增加
调节电阻，可使转速。
答：升高，降低。
10.电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括损耗；对于直流
电动机包括损耗。
答：空载损耗功率，绕组铜损耗。
11.串励直流电动机在负载较小时，
I；当负载增加时，T e，
a
I；n随着负载增加下降程度比并励电动机要。
a
答：小，增加，增加，严重。
12.并励直流电动机改变转向的方法有，。
答：将电枢绕组的两个接线端对调，将励磁绕组的两个接线端对调，但二者不能同时对调。13.当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速
将。
答：下降。
14. 并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压 。 答：不变。
15. 直流电机单叠绕组的并联支路对数为 ，单波绕组的并联支路对数 。 答：2p,2。
16. 直流电机若想实现机电能量转换，靠 电枢磁势的作用。
答：交轴。 17、直流电机的电枢反应对气隙磁场的影响___________，___________。（使气隙磁场发生畸变；呈去磁效应）
18、___________，___________表征变压器运行性能的两个重要的性能指标。（电压调整率、效率）
19、已知一台直流电机，元件数S 和换向片数K 均为22，极对数为2，右行单叠绕组，则
k y =___________，1y =___________。
（1，5） 二、作图题：
1、直流发电机的外特性和调整特性；
2、直流电动机的固有机械特性和人为特性；
3、直流电动机的调速特性和制动特性
四、简答
1. 在直流电机中换向器-电刷的作用是什么？
2. ★直流电枢绕组元件内的电动势和电流是直流还是交流？若是交流，那么为什么计算稳态
电动势时不考虑元件的电感？
答 直流电枢绕组元件内的电动势和电流是交流的。直流电机电枢绕组是旋转的，经换向器-电刷的作用，变换成为静止电路，两电刷间的电路在空间位置是不变的，因而电刷电动势是直流的，所通过的电流也是直流的，电感不起作用。 3. 直流电机电枢绕组为什么必须是闭合的？
答 因为直流电枢绕组不是由固定点与外电路连接的，而是经换向器-电刷与外电路想连接的，它的各支路构成元件在不停地变化。为使各支路电动势和电流稳定不变，电枢绕组正常、安全地运行，此种绕组必须是闭合的。 4. 直流电机电刷放置原则是什么？
答 在确定直流电机电刷的安放原则上就考虑：（1）应使电机正、负电刷间的电动势最大：（2）应使被短路元件的电动势最小，以利于换向。两者有一定的统一性，一般以空载状态为出发点考虑电刷的安放。因此，电刷的合理位置是在换向器的几何中性线上。无论叠绕组还是波
绕组，元件端接线一般总是对称的，换向器的几何中性线与主极轴线重合，此时电刷的合理位置是在主极轴线下的换向片上。
5. 他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，
哪个电压变化率大？
答 他励直流发电机由空载到额定负载，电枢电流a I 由0增加到额定值aN I 电枢回路电阻压降a a R I 增加，且电枢反应的去磁作用使主磁通Φ下降，从而使感应电动势E 下降。由公式
a a R I E U -=可知，端电压U 随a I 的增加而下降。
对于并励发电机，除上面两个原因外，端电压下降，引起励磁电流f I 下降，使得Φ下降和E 下降，所以并励发电机的电压变化率比他励发电机电压变化率要大些。 6. 做直流发电机实验时，若并励直流发电机的端电压升不起来，应该如何处理？
答 并励直流发电机的端电压升不起来，可按下述步骤进行处理，先检查一下线路和仪表接法是否正确，然后：①检查电机转速是否达到额定转速；②调节励磁回路所串电阻，使励磁回路电阻小于临界电阻；③把励磁绕组两端对调接在电枢绕组两端，使励磁磁通与剩磁磁通方向一致；④若以上三点都无效,则电机没有剩磁，应给电机充磁。 7. 并励发电机正转能自励，反转能否自励？
答 发电机正转时能够自励，表明发电机正转时满足自励条件，即：①有一定的剩磁；②励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻；③励磁绕组的接线与电机转向的配合是正确的。这里的正确配合就是说当电机以某一方向旋转时，励磁绕组只有一个正确的接法与之相对应。如果转向改变了，励磁绕组的接线也应随之改变，这样才能保证励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现电机的自励。当电机的转向改变了，而励绕组的接线未改变，这样剩磁电动势及其产生的励磁电流的方向必然改变，励磁电流产生的磁场方向必将与剩磁的方向相反。电机内磁场被削弱，电压不能建立，所以并励发电机正转时能自励；反转时，不改变励磁绕组的两个端头的接线，是不能自励的。
8. 一台他励发电机和一台并励发电机，如果其它条件不变，将转速提高20%，问哪一台的空
载电压提高得更高？为什么？
答 当转速提高时，两者的空载电压都会提高。两者相比较，并励发电机的空载电压会更高些，因为由n C E e Φ=可知，并励发电机的电动势除与转速有关外，其磁场大小也与感应电
动势有关。当转速升高时，不仅有转速升高的原因导致电动势增加，还有因电枢电动势的增加而使励磁电流磁加，并导致磁通增加的原因。这一因素半导致感应电动势进一步增加。 9. 如何改变并励、串励、积复励电动机的转向？
答 改变直流电动机转向就是要改变电磁转矩的方向，电磁转矩是电枢电流和气隙磁场相互作用产生的，因此改变电枢电流的方向或改变励磁磁场的方向就可以达到改变电动机转向的目的。①并励电动机：将电枢绕组的两个接线端对调或将并励绕组的两个接线端对调，但两者不能同时改变；②串励电动机：方法与并励电动机相同；③积复励电动机：要保持是积复励，最简单的方法是将电枢绕组的两个接线端对调。
10. 并励电动机在运行中励磁回路断线，将会发生什么现象？为什么？
答 励磁回路断线时，只剩下剩磁。在断线初瞬，由于机械惯性，电机转速来不及改变。电枢电势n C E E Φ=与磁通成比例减小。由a
a R E U I -=
可知，a I 将急剧增加到最大值，当a
I 增加的比率大于磁通下降的比率时，电磁转矩也迅速增加，负载转矩不变时，由于电磁转矩大于负载转矩，电动机转速明显提高。随着转速的升高，电枢电动势增加，a I 从最大值开始下降，可能在很高的转速下实现电磁转矩与负载转矩的新的平衡，电动机进入新的稳态。由于这时转速和电枢电流都远远超过额定值，这是不允许的。从理论上讲，当励回路断线时，若是电动机的剩磁非常小，而电枢电流的增大受到电枢回路电阻的限制，可能出现电枢电流增大的比率小于磁通Φ下降的比率，在负载力矩一定时，电枢的电磁力矩小于制动力矩，因而转速下降。但在这种情况下，电枢电流仍然是远远地超过了额定电流值。可见，并励电动机在运行中励磁回路断线可产生两个方面的影响：一方面引起电枢电流的大幅度增加，使电动机烧毁；另一方面，可能引起转速急剧升高。过高的转速造成换相不良。到使电动机转子遭到破坏。因此，并励电动机在运行中应绝对避免励磁回路断线。针对励磁回路断线的故障，应采取必要的保护措施。 11. 试述并励直流电动机的调速方法，并说明各种方法的特点。
答 并励直流电动机的调速方法有以下三种：
（1）改变励磁电流调速。这种调速方法方便，在端电压一定时，只要调节励磁回路中的调节电阻便可改变转速。由于通过调节电阻中的励磁电流不大。故消耗的功率不大，转速变化平滑均匀，且范围宽广。接入并励回路中的调节电阻为零时的转速为最低转速，故只能“调高”，不能“调低”。改变励磁电流，机械特性的斜率发生变化并上下移动。为使电机在调速过程中得到
充分利用，在不同转速下都能保持额定负载电流，此法适用于恒功率负载的调速。
（2）改变电枢端电压调速。当励磁电流不变时，只要改变电枢端电压，即可改变电动机的转速，提高电枢端电压，转速升高。改变电枢端电压，机械特性上下移动，但斜率不变，即其硬度不变。此种调速方法的最在缺点是需要专用电源。在保持电枢电流为额定值时，可保持转矩不变，故此法适用于恒转矩的负载调速。
（3）改变串入电枢回路的电阻调速。在端电压及励磁电流一定、接入电枢回路的电阻为零时，转速最高，增加电枢路电阻转速降低，故转速只能“调低”不能“调高”。增加电枢电阻 ，机械特性斜率增大，即硬度变软，此种调速方法功率损耗大，效率低，如果串入电枢回路的调节电阻 是分级的，则为有级调速，平滑性不高，此法适用于恒转矩的负载调速。 12、简述并励发电机的自励条件，条件不满足时，应采取的措施。
五、计算
1. 一台四极、82kW 、230V 、971r/min 的他励直流发电机，如果每极的合成磁通等于空载额定
转速下具有额定电压时每极磁通，试求当电机输出额定电流时的电磁转矩。 解 额定电流
A A U
P I N
N N 5.356230
10823
=?=
=
他励电机，额定电枢电流
A I I N aN 5.356==
依题意有
N e U n C E =Φ= 2371.0970
230
===
Φn U C N e
2643.22371.030
30=?=Φ=Φπ
πe T C C
电磁转矩
m N m N I C T aN T e ?=??=Φ=2.8075.3562643.2
2. 一台并励直流发电机，35=N P kW ，V U
N
115=，min /1450r n N =，电枢电路各绕组
总电阻Ω=0243.0a r ，一对电刷压降V U b 22=?，关励电路电阻Ω=1.20f R 。求额定
负载时的电磁转矩及电磁功率。 解 额定电流
A A U
P I N
N N 3.304115
10353
=?=
=
额定励磁电流
A A R U I f
N fN 72.51
.20115===
额定电枢电流
A A I
I I fN
N aN 310)72.53.304(=+=+=
额定电枢电动势
b a aN N
N U r I U
E ?++=2
V V 5.124)20243.0310115(=+?+= 电磁功率
kW W I E P aN N e 6.383105.124=?==
电磁转矩
m N m N I E P T aN N e e ?=?=
Ω=
2.24560
14502π
3、一台17千瓦，220伏的直流并励电动机，其额定电流IN=88.9安，额定转速nN=3000转/分，电枢回路总电阻Ra=0.085欧，磁场电阻Rf=190欧，试求额定负载时： ⑴感应电势； ⑵电磁转矩； ⑶电动机效率。
4.一台并励发电机，P N ＝6kW ，U N ＝230V ，n ＝1450r/m ，电枢回路电阻Ω=921.075R a
，励磁
回路电阻Ω=177R f ，额定负载时的附加损耗60=?P W ，铁耗5145.P Fe =W ，机械损耗
4.168=ΩP W ，求额定负载下的输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率。
解：发电机 09.26230
6000==
=
U
P I N
N N A
39.27177
23009.26=+
=+
=R
U I I f
N N aN
A
23.255921.039.27230=?+=+=R I U
E a aN N
aN V
所以 75.699039.2723.255=?==I E P aN aN eN W
04.461450
26075.6990=??=
Ω=πN
eN eN
P T N ·m
P P P P P Fe eN N +++=?Ω1
6990.75168.460
1
7364.65=+++=
%5.8165
.736460001==
=
P P N
N N η
5. 一台四极、82kW 、230V 、970r/min 的并励直流发电机，在75℃时电枢回路电阻Ω=0259.0a R ，并励绕组每极有78.5匝，四极串励绕组总电阻Ω=8.22f R ，额定负载时，并励回路串入3.5Ω的调节电阻，电刷压降为2V ，基本铁耗及机械损耗kW p p Fe 3.2=+Ω，附加损耗P p N 005.0=?，试求额定负载时发电机的输入功率，电磁功率，电磁转矩和效率。
解： 电机的额定电流
I N ＝
A U
P N
N 5.356230
82000==
励磁绕组中通过的电流
A R R U
I f
j N
f 75.88
.225.3230=+=
+=
电枢电流I a 为
I a ＝I N +I f ＝356.5+8.75＝365.25 A
电机中电枢绕组感应电势
2++=a a R I U
E N
230365.250.02592241.46V
=+?+=
所以在额定负载时，发电机的输入功率
?Ω+++=p p p P P e Fe 1
241.46365.250.0012.3
90.89
kW =??++?=
电机的电磁功率
kW EI P a e 19.8810
25.36546.2413
=??==-
电机的电磁转矩
m N P T e e ?=?
?=
Ω=
86660
29701019.883π
发电机的效率
%3.9089
.90821
==
=
P P N η
6.已知一台并励直流发电机,额定功率
10N P K W
=额定电压
230N U V
= ,额定转速
1450/m in
N n r =，电枢回路总电阻
0.486a R =Ω
,励磁绕组
215f R =Ω
一对电刷上压降
为2V ,额定负载时的电枢铁耗
442e F p W
= ,机械损耗
104m p W
= ,求:
(1)额定负载时的电磁功率和电磁转矩; (2)额定负载时的效率
7
、一台
并
励
直
流
电
动
机
:
5.5,110,58,N N N P kW U V I A ===1470/m in,137,0.17N f a n r R R ==Ω=Ω电
机在额定运行时在下列情况下，若不计电枢电路中的电感,计算瞬间的电枢电动势、电枢电流和电磁转距，并求稳态转速（假设负载转距不变）
（1）突然在电枢回路串入0.5 Ω电阻； （2）如调节励磁电流，使磁通值突然减小15%。
8 一台并励直流电机并联于220V 直流电网运行，已知电机支路对路1a =，极对数2p =，电
枢总导体数372Z =，额定转速1500/m in N n r =，每极磁通2
1.110Wb -Φ=?，电枢回路总
电阻0.2a R =Ω，励磁回路总电阻120f R =Ω，铁损362Fe p W =，机械损耗204m p W =，试求：（1）此直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？ （2）电机的电磁转矩T ； （3）输入功率和电机的效率；
直流无刷电动机原理与技术应用
课程论文 课题名称：直流无刷电动机原理与技术应用专业 班级： 学生姓 名： 指导教师：
2013年6月3日直流无刷电动机原理与技术应用 一、直流无刷电动机与直流有刷电动机 直流有刷电机和无刷电机的区别是是否配置有常用的电刷-换向器。有刷直流电机的换向一直是通过石墨电刷与安装在转子上的环形换向器相接触来实现的。而直流无刷电机则通过霍尔传感器把转子位置反馈回控制电路，使其能够获知电机相位换向的准确时间。大多数无刷电机生产商生产的电机都具有三个霍尔效应定位传感器。由于无刷电机没有电刷，故也没有相关接口，因此更干净，噪声更小，事实上无需维护，寿命更长。 二、直流无刷电动机的结构及控制原理 1、直流无刷电动机的结构 直流无刷驱动器包括电源部及控制部：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V)，如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器
(inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(Q1～Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor)，作为速度之闭回路控制，同时也作为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来作为定位控制。 2、控制原理 要让电机转动起来，首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置，然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器(inverter)中功率晶体管的顺序，inverter中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管)，使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时，控制部又再开启下一组功率晶体管，如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管)；要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。 基本上功率晶体管的开法可举例如下：AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL 一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL一组，但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因为电子零件总有开关的响应时间，所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去，否则当上臂(或下臂)尚未完全关闭，下臂(或上臂)就已开启，结果就造成上、下臂短路而使功率晶体管烧毁。 三、直流无刷电动机的应用 现在，由于市场需求的增长，面向3a(工业自动化、办公自动化、家庭自动化)，永磁无刷直流电动机的功率覆盖范围早已突破微电机功率界限，从瓦级到数十千瓦．主要应用领域包括： 1在计算机外围设备、办公自动化设备、数码电子消费品中的应用 从数量上说，这是无刷直流电动机应用最多的领域，其地位已不可取代。例如：数字打印机，软盘驱动器，硬盘驱动器，cd rom和dvdrom等光盘驱动器，传真机，复印机，磁带记录仪，电影摄影机，高保真录音机和电唱机等，它们主轴和附属运动的控制等都需要用到无刷直流电动机。无刷直流风机也在计算机外设、办公自动化设备以及其他自动化仪器设备中获得广泛应用大量挤占了原来交流异步风机的市场。目前，在it领域，例如软盘、硬盘和光盘驱动器、dvd和cd主轴驱动器使用的无刷直流电动机由于市场竞争，大规模生产，价格已经大大降低了。 2在工业驱动和伺服控制中的应用 同步型永磁交流伺服电动机的伺服控制器部分，除开关管脉宽调制功率电路
直流电机发展历史.doc
1 发展历史 直流马达(directcurrent,DCmotor)可以说是最早发明能将电力转换为机械功率的电动机，它可追溯到Michael Faraday所发明的碟型马达。法拉第(Faraday)的原始设计其后经由迅速的改良，到了1880年代已成为主要的电力机械能转换装置，但之后由于交流电的发展，而发明了感应马达与同步马达，直流马达的重要性亦随之降低。直到约1960年，由于SCR （单向可控硅）的发明、磁铁材料、碳刷、绝缘材料的改良，以及变速控制的需求日益增加，再加上工业自动化的发展，直流马达驱动系统再次得到了发展的契机，到了1980年直流伺服驱动系统成为自动化工业与精密加工的关键技术。 扭矩与功率 将力施于一可旋转之连杆，则此连杆将会旋转，扭矩即为造成此一旋转运动之力，定义为： (2.1) (2.2) (2.3) 如果扭矩固定不变，则
图2.1扭矩(torque)、功(work)与功率(power)牛顿定律(Newton's Law)
磁场之产生 在变压器、马达与发电机的运作过程中，能量常由一种型式转换为另一种型式，这种转换过程的基本机制即在于电磁场(electro-mechanical field)。 电场的变化在适当的情况下将造成感应的磁场，反之亦然，因而在电磁的交互作用中达到能量转换的目的。一个变化的磁场在其切割的线圈上将产生感应电压，这是变压器的基本工作原理。一根载有电流的导线如置于磁场中，则将感应一力施于其上，这是马达运转的基本原理。一根在磁场中移动的导线则将在导线上产生感应电压，这是发电机运转的基本原理。
安培定律 (2.4) 载有电流的导线会在其周围形成磁场，其关系即为(2.4)所示的安培定律，其中H为由净电流I net所造成的磁场强度(magneticfieldintensity)，单位为ampere-turns/meter。 (2.5) 其中H为磁场强度向量H的大小，由此可计算出H为 (2.6) 。 (2.7) 称之为导磁性材料的导磁率(permeability)。
直流电机的介绍
直流电机的介绍 直流电机的特点是他们的多功用性。依靠不同的并励、串励和他励励磁绕组的组合，他们可以被设计为动态的和静态的运转方式从而呈现出宽广范围变化的伏安、－特性或速度－转矩特性。因为它简单的可操纵性，直流系统经常被用于需要大范围发动机转速或精确控制发动机的输出量的场合。 直流电机的总貌如图所示。定子上有凸极，而且由一个或几个励磁线圈励磁。气隙磁通量以磁极中心线为轴线对称分布。这条轴线叫做磁场轴线或直轴。 我们都知道，在每个旋转电枢线圈中产生的交流电压，经由一与电枢联接的旋转的换向器和静止的电刷，在电枢线圈出线端转换成直流电压。换向器－电刷组合构成了一个机械整流器，它形成了一个直流电枢电压和一个被固定在空间中的电枢磁势波形。电刷的位置应使换向线圈也处于磁极中性区，即两磁极之间。这样，电枢磁势波的轴线与磁极轴线相差90度,也就是在交轴上。在示意图中，电刷位于交轴上，因为这是线圈和电刷相连的位置。这样，电枢磁势波的轴线也是沿着电刷轴线的（在实际电机中，电刷的几何位置大约偏移图例中所示位置90度，这是因为元件的末端形状构成图示结果与换向器相连。）。电刷上的电磁转矩和旋转电势与磁通分布的空间波形无关；为了方便我们可以假设在气隙中有一个正弦的磁通密度波形。转矩可以从磁场的观点分析得到。 转矩可以用每个磁极的直轴气隙磁通d φ和电枢磁势波的空间基波分量1a F 相互作用的结果来表示。在交轴上的电刷和这个磁场的夹角为90度，其正弦值等于1，对于一台P 极电机 2 122d P T Fa πφ??= ??? （1-1） 式中带负号被去掉因为转矩的正方向可以由物理的推论测定出来。锯齿电枢磁势波的空间基波是它最大值的28 π。代替上面的等式可以给出： ()2a a a PC T i N m m φπ=? （1-2） 其中：I =电枢外部点路中的电流；
直流有刷电机与直流无刷电机的对比
无刷直流电机与有刷直流电机的对比 直流有刷电机和无刷电机的区别是是否配置有常用的电刷换向器。有刷直流电机的换向一直是通过石墨电刷与安装在转子上的环形换向器相接触来实现的。 而直流无刷电机则通过霍尔传感器把转子位置反馈回到控制电路，使其能够获知电机相位换向的准确时间。大多数无刷电机生产商生产的电机都具有三个霍尔效应定位传感器。由于无刷电机没有电刷，故也没有相关接口，因此更干净，噪声更小，事实上无需维护，寿命更长。 直流无刷是基于交流调速原理基础上制造出来的，性能方面既有直流电机的启动转矩大，转速稳定调速方便，又有交流电机的结构简单没有易损件（没有直流电机的碳刷）价格方面因为需要专门的驱动故价格要比普通直流电机高3~4倍左右。不过调速方面因为直流无刷电机大部分都自带驱动电路（可以调速，当然也有恒速的）所以驱动起来只要给他接上额定电压后，输入调速PWM信号就可以了。这点无需再添加专门的驱动电路，另外直流无刷电机因为有霍尔元件做反馈，所以转速几乎是稳定恒速的。 一、无刷电机与有刷电机的性能比较 1、摩擦大、损耗大 有些朋友在用有刷电机的时候经常碰到这个问题，那就是使用电机一段时间后，需要打开电机来清理电机的碳刷，费时费力，维护强度不亚于一次家庭大扫除。 2、发热大、寿命短 由于有刷电机的结构原因，电刷和换向器的接触电阻较大，容易发热，而永磁体是热敏元件，如果温度太高，磁钢是会退磁的，使电机性能下降，影响有刷电机的寿命。 3、效率低、输出功率小 上面说到的有刷电机发热问题，很大程度是因为电流做功在电机的内阻上了，所以电能有很大程度转化为了热能，所以有刷电机的输出功率不大效率也不高、 二、无刷电机的优点 1、无电刷、低干扰 无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大的减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。 2、噪音低、运转顺畅 无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。 3、寿命长、维护成本低 少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电动机发，必要的时候，只需要一引动除尘维护即可。 以上一比较，就智能无刷电机相对有刷电机的优势在哪里了，但是万事都不是绝对的，有刷电机低速扭力性能优异、转矩大等性能特点是无刷电机不可替代的，不过就无刷电机的使用方便性来看，随着无刷控制器的成本下降趋势和国内外无刷技术的发展与市场竞争，无刷动力系统正在高速的发展与普及阶段，这也极大的促进了国内无刷电机的发展。
直流电机的维护保养
直流电机的维护保养 1．短期维护 轧钢企业现场工况条件比较恶劣，如维护保养不当，就会出现直流电机换向变差的情况。根据现场实际工况条件优选碳刷，正确调整碳刷，可以使电机恢复正常的换向，确保电机的正常运行。 (1)碳刷的选用 碳刷的选用应综合其材料类别、电阻系数、密度、允许电流密度、允许速度、抗弯强度、硬度等技术参数进行优选。 如一台Z450-4B直流电机，额定功率700kW，额定电流1240A，最高转速1400r/min。该电机实际负荷为90％额定值，原随机配备的某牌号碳刷，在使用中表面油化，换向器表面出现黑色碳膜，碳刷磨损消耗很大，使用寿命不足1个月。经分析，选拜了一种电阻系数、密度、抗弯强度、允许电流密度及线速度较之原来均有提高的碳刷（表1）。磨合后，换向器表面重新形成良好的氧化膜，碳刷使用寿命达到了半年左右。 表1 (2)碳刷数量的最优配置 直流电机中碳刷数量应满足国标规定的负荷能力。按照《Z系列中型直流电动机技术条
件》ZBK23 001-89中的要求，金属轧机用直流电动机应能承受如下连续过载：①在额定电压、转速下，带115％额定负载连续运行；②在额定电压、转速、负载连续运行之后，紧接着以125%额定负载运行2h。 如某Z400-4B直流电机，额定功率400kW，额定电流715A。电机共有4个刷握杆，每个刷握杆上安装了6只碳刷，碳刷表面尺寸为25mm×32mm。那么碳刷设计工作面积（c m2）为： 单只碳刷表面积×每个刷握杆上的碳刷数量×电机极对数= 25×32×6×2=9600mm2=96cm2 在125%额定负载下，碳刷的工作电流密度为：715A×l.25÷96cm2=9.3A/cm2，在碳刷理论最佳工作电流密度8～12A/cm2的范围内。但在实际使用中，该电机最大负荷电流仅为600A，也就是说，该电机碳刷最大工作电流密度为：600A=96cm2=6.25A/cm2。远低于碳刷理论最佳工作电流密度的下限值8A/cm2。 碳刷工作电流密度过小，会造成电机换向器表面出现线状和槽状刻痕，缩短换向器的车削处理周期，缩短电机的使用寿命。反之，碳刷工作电流密度过大，则会造成碳刷及换向器表面发热、换向火花大。如表2对碳刷数量进行调整后，有效地避免了换向器表面的现状和槽状刻痕现象。 表2 (3)碳刷的布置 直流电机换向器刷握杆上的碳刷一般是平均布置的。但在需要对碳刷数量进行调整时，
直流无刷风扇电机的优点及前景
直流无刷风扇电机的优 点及前景 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
直流无刷风扇电机的优点及前景 无刷直流电动机是一种没有机械换向器和电刷的直流电动机,它采用电子换向装置,从而克服了一般直流电机存在的有换向火花、可靠性差、噪声大、对无线电干扰等弱点。它既有一般直流电动机的机械特性和调节性,又具有调速范围宽、体积小、启动迅速、运行可靠、效率高、寿命长等优点。 汽车发动机冷却风扇无刷直流电机的优点及基本工作原理,对比分析了内、外转子结构的优缺点,不同转子结构的特点,定、转子铁心和永磁体材料的选择. 近年来,随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术的发展,永磁无刷直流电机得到了长足的发展.与传统冷却风扇永磁有刷直流电机相比,无刷电机不仅具有良好的调速与启动特性、控制性能好、运行平稳、应用场合广泛等优点,而且还具有寿命长、效率高、性能稳定、可靠性高、无换向火花、机械噪声低、机械磨损小、力辉电机发热量小等有刷电机无法比拟的优点。 针对无传感器直流无刷风扇电机开环控制的不稳定性和转速闭环控制的相位偏差，首先从直流无刷风扇电机的数学模型及反电势过零点检测方法出发，阐述了由外部PWM驱动的开环控制和转速闭环控制方法的不足，提出了一种新型的基于电流反馈的无传感器直流无刷风扇电机控制系统。最后借助软件进行了建模与仿真，验证了新型控制系统的可行性。
无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。 无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。
关于成立年产xx台直流电动机公司可行性分析报告
关于成立年产xx台直流电动机公司 可行性分析报告 规划设计/投资分析/实施方案
报告摘要说明 直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性 能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励 和自励3类，其中自励又分为并励、串励和复励3种。 xxx科技发展公司由xxx有限责任公司（以下简称“A公司”）与xxx有限责任公司（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公 司出资1340.0万元，占公司股份74%；B公司出资470.0万元，占公 司股份26%。 xxx科技发展公司以直流电动机产业为核心，依托A公司的渠道资 源和B公司的行业经验，xxx科技发展公司将快速形成行业竞争力，通过3-5年的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业的发展。 xxx科技发展公司计划总投资17641.87万元，其中：固定资产投 资13505.97万元，占总投资的76.56%；流动资金4135.90万元，占总投资的23.44%。 根据规划，xxx科技发展公司正常经营年份可实现营业收入35929.00万元，总成本费用27472.45万元，税金及附加342.82万元，利润总额8456.55万元，利税总额9965.79万元，税后净利润6342.41万元，纳税总额3623.38万元，投资利润率47.93%，投资利税率
56.49%，投资回报率35.95%，全部投资回收期4.28年，提供就业职位649个。 电机（俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M（旧标准用D）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G 表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电。
无刷直流电动机的发展现状
. .. 无刷直流电动机的发展现状 无刷直流电动机的发展现状：无刷电动机的诞生标志是1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷，可靠性差，需要经常维护；换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点，以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利，标志着现代无刷电动机的诞生。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 无刷直流电动机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态调速特性，且结构简单、运行可*、易于控制。其应用从最初的军事工业，向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。 在结构上，与有刷直流电动机不同，无刷直流电动机的定子绕组作为电枢，励磁绕组由永磁材料所取代。按照流入电枢绕组的电流波形的不同，直流无刷电动机可分为方波直流电动机（BLDCM）和正弦波直流电动机（PMSM），BLDCM用电子换相取代了原直流电动机的机械换相，由永磁材料做转子，省去了电刷；而PMSM则是用永磁材料取代同步电动机转子中的励磁绕组，省去了励磁绕组、滑环和电刷。在相同的条件下，驱动电路要获得方波比较容易，且控制简单，因而BLDCM的应用较PMSM要广泛的多。 无刷直流电动机一般由电子换相电路、转子位置检测电路和电动机本体三部分组成，电子换相电路一般由控制部分和驱动部分组成，而对转子位置的检测一般用位置传感器来完成。工作时，控制器根据位置传感器测得的电机转子位置有序的触发驱动电路中的各个功率管，进行有序换流，以驱动直流电动机。
直流电机火花等级、电刷
绝缘等级： 电机的绝缘等级就是绝缘材料耐温能力高低等级。 目前国内常用的绝缘等级为B、F、H级，耐热温度分别为130℃、155℃、180℃， 当电机长期处于最高允许温度之下时绝缘材料一般有15-20年寿命。 换向 电机的换向是一个复杂的物理和电化学过程，换向火花是直流电机换向不良的最明显的标志，轻微的火花不会对电机运行造成危害，但有害火花会破坏电刷和换向器的滑动接触，烧伤电刷镜面和氧化膜，使两者磨损剧增，造成换向恶性循环，构成对直流电机运行的威胁。 换向火花在实际是电刷和换向片脱离接触时换向元件中释放的电磁能量，根据换向火花的危害程度划分了换向火花的等级标准。 在日常应用中用两种方法来判别：1.火花特征 2.火花对换向器表面和电刷的损害程度 电机火花的允许等级：空载带额度换向火花不大于11/2级 最大过载时换向火花不大于2级 11/2级火花是无害火花，允许长期连续运行 2级火花是有害火花，只允许过载时出现 换向火花产生的因素很多，可归结为： 1.电磁原因---换向元件内的电抗电势和换向电势的合成不等于零，使 元件内的电磁能以火花的形式释放 2.机械原因---换向器工作面的状态不良，主要表现为：换向器凸片和 变形、电枢平衡不好、运行时振动、片间云母凸出、电刷材质及压
力不合适、电刷刷握间隙不合适、电刷刷握工作不良等 3.电机负载和周围环境---电机过载、冲击性负载、电流变化率过高、 湿度太低、有害气体、含尘量过高将造成氧化膜平衡破坏，无法保持正常的滑动接触而产生火花。 火花等级分类
电刷（导电滑动接触体）
D1---- 石墨基电化石墨电刷 D2----- 焦碳基电化石墨电刷 D3----- 焦碳基电化石墨电刷 M、N 表示浸有各类有机浸渍剂的符号 B------- 变型符号 接触压降一般：2—3.5V；摩擦系数：0.25；50小时磨损量：0.15mm；单位压力：200-400 g/cm；电流密度：10-12 A/cm 电刷常见故障
直流电机的基本知识
直流电机的基本知识 1 直流电机的工作原理 永磁式直流电机是应用很广泛的一种。只要在它上面加适当电压。电机就转动。图是这种电机的符号和简化等效电路[1]。 工作原理图： 图直流电机的符号和等效电路 这种电机由定子、转子、换向器(又称整流子)、电刷等组成，定子用作产生磁场。转于是在定子磁场作用下，得到转矩而旋转起来。换向器及时改变了电流方向，使转子能连续旋转下去。也就是说，直流电压加在电刷上，经换向器加到转子线圈，流过电流而产生磁场，这磁场与定子的固定磁场作用，转子被强迫转动起来。当它转动时，由于磁场的相互作用，也将产生反电动势，它的大小正比于转子的速度，方向和所加的直流电压相反。图给出了等效电路。Rw代表转子绕组的总电阻，E代表与速度相关的反电动势。 永磁式换流器电机的特点： 当电机负载固定时，电机转速正比于所加的电源电压。 当电机直流电源固定时，电机的工作电流正比于转予负载的大小。 加于电机的有效电压，等于外加直流电压减去反电动势。因此当用固定电压驱动电机时，电机的速度趋向于自稳定。因为负载增加时，转子有慢下来的倾向，于是反电动势减少，而使有效电压增加，反过来又将使转子有快起来的倾向，所以总的效果使速度稳定。 当转子静止时，反电动势为零，电机电流最大。其最大值等于V／Rw(这儿V是电源电压)。最大·电流出现在刚起动的条件。 转子转动的方向，可由电机上所加电压的极性来控制。 体积小、重量轻、起动转矩大。 由于具备上述的那些特点，所以在医疗器械、小型机床、电子仪器、计算机、气象探空仪、探矿测井、电动工具、家用电器及电子玩具等各个方面，都得到广泛的应用。 对这种永磁式电机的控制，主要有电机的起停控制、方向控制、可变速度控制和速度的稳定控制。
直流电机习题答案
第二篇直流电机 一、填空题： 1.直流电机电枢导体中的电动势是电动势，电刷间的电动势是电动势。 交流；直流 2.直流电机电枢绕组中流过的电流方向是___________的，产生电磁转矩的方向是___________的（填变化 或不变）。 变化；不变 3.直流电机的主磁路不饱和时，励磁磁动势主要消耗在________上。 气隙 4.直流电机空载时气隙磁密的波形曲线为____________波。 平顶 5.直流电机的磁化特性曲线是指电机空载时______________与______________之间的关系曲线。 每极气隙磁通0与励磁磁动势2F f（F0） 6.一台6极他励直流发电机，额定电流为150A，若采用单叠绕组，则电枢绕组的支路电流为 A，若 采用单波绕组，则电枢绕组的支路电流为 A。 25；75 7.一直流电机，Q u=S=K=22，2p=4，右行单叠绕组，绕组节距y=y K= ，y1= ，y2= 。 5；1；4或6；1；5 8.一台四极直流电机，元件数为21，换向片数为____________，构成左行单波绕组，则合成节距为 ____________，第一节距为____________，第二节距为____________，并联支路数为______________。 21；10；5；5；2 9.直流电机电刷放置的原则是：。 空载时正负电刷间的感应电动势最大 10.直流电机的励磁方式分为____________、____________、____________、____________。 他励；并励；串励；复励 11.直流电机负载运行时，___________ 对__________ 的影响称为电枢反应。 电枢磁动势；励磁磁场 12.直流发电机的电磁转矩是___________转矩，直流电动机的电磁转矩是___________转矩。 制动；驱动（或拖动） 13.直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是___________的；若为电动机，则直轴电 枢反应是___________的。 去磁；助磁（或增磁） 14.直流电机电刷在几何中性线上时，电枢反应的作用为：（1）_____________________________；（2）使物 理中性线_____________________________ ；（3）当磁路饱和时起_____________作用。 使气隙磁场发生畸变；；偏移几何中性线一个角度；；去磁作用 15.并励直流发电机自励建压的条件是：_____________________________，__________________________， __________________________________ 。 电机有剩磁；励磁绕组并联到电枢两端的极性正确；励磁回路的电阻小于与电机转速相应的临界电阻16.他励直流发电机的外特性是一条下垂的曲线，其原因有：(1)___________________；(2) ____________
直流电动机的发展与应用
直流电动机的应用与发展 （哈尔滨工业大学工业工程系哈尔滨150001） 摘要：直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，自诞生以来经过多年的改进和完善，已经产生了多种类型、具有不同特点的直流电动机，在工业生产与日常生活中产生了重要作用。 1.直流电机的基本工作原理 A是正电位，B是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b，在S极范围内的导体cd中的电流是从c流向d。ab和cd两导体都要受到电磁力Fde的作用。根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电动机左手定则判断，ab边受力的方向是向左，而cd 边则是向右。由于磁场是均匀的，导体中流过的又是相同的电流，所以，ab边和cd边所受电磁力的大小相等。这样，线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但是由于惯性的作用，线圈继续转动。线圈转过半周后，虽然ab与cd的位置调换了，ab边转到S 极范围内，cd边转到N极范围内，但是，由于换向片和电刷的作用，转到N极下的cd边中电流方向也变了，是从d流向c，在S极下的ab边中的电流则是从b流向a。因此，电磁力Fdc的方向仍然不变，线圈仍然受力按逆时针方向转动。可见，分别处在N、S极范围内的导体中的电流方向总是不变的，因此，线圈两个边的受力方向也不变，这样，线圈就可以按照受力方向不停的旋转了，通过齿轮或皮带等机构的传动，便可以带动其它工作机械。要使线圈按照一定的方向旋转，关键问题是当导体从一个磁极范围内转到另一个异性磁极范围内
时（也就是导体经过中性面后），导体中电流的方向也要同时改变。换向器和电刷就是完成这个任务的装置。在直流发电机中，换向器和电刷的任务是把线圈中的交流电变为直流电向外输出；而在直流电动机中，则用换向器和电刷把输入的直流电变为线圈中的交流电。可见，换向器和电刷是直流电机中不可缺少的关键性部件。当然，在实际的直流电动机中，也不只有一个线圈，而是有许多个线圈牢固地嵌在转子铁芯槽中，当导体中通过电流、在磁场中因受力而转动，就带动整个转子旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。 2.直流电动机的应用 直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。 直流电动机应用广泛。使用最广的就是直流电动工具。直流电动工具是一种运用小容量直流电动机或电磁铁，通过传动机构驱动工作头的手持式或可移式的机械化工具。世界上第一台直流电动工具是1894年制造的电钻。1900年制造出三相工频电钻，由三相异步电动机驱动。1913年生产出首批由单相串激电机驱动的交、直流两用电钻。20世纪80年代后，随着世界经济的发展，电动工具技术得到迅速发展。到新世纪初，世界电动工具的品种发展到近千个，年产量超过1亿台。
直流电机碳刷打火原因
1、从直流电机换向的经典换向理论来说，电刷后边缘火花是电机延迟换向引起，电刷前边缘火花是电刷提前换向造成，这是从电气火花的角度说的，另外有可能是机械原因引起的火花，你所说的转速越高火花越大也有可能是电机在高速下电刷跳动引起的 2、换向器表面同心度和光洁度一定要高，调节刷架的中心点，使其空载电流最小，或者是正反转速偏差最小，然后再固定刷架或后端盖，同意楼上的意见，换向器表面或者是安装的问题居多，此外看下电刷电密，别弄得太高！ 电压提高,片间电压也提高,片间电压最好不要超过27V 3、当电磁能量足够大时,在电刷后边将产生明显的火花. ———————————————— 这就对了！但书本上对此的解释说法我想可能太模糊或牵强。我的解释是： 碳刷短路与某绕组两端相连的两个换向元件时，绕组内的电流应该等于零，但绕组内蓄积的电磁能量必定要卸除，因此只能通过与该绕组头尾相连的碳刷上构成能量泄放回路。由于绕组头尾换向元件以及碳刷所构成的泄放回路电阻决定了最大泄放电流的大小，因此如果电机转速太高，碳刷所构成的回路将不能彻底泄放完绕组中的电磁能量。因此当碳刷将换向元件断开时，剩余的绕组电磁能量将在碳刷的后缘与被断开的换向元件发生击穿空气的放电，以这种形式将能量迅速彻底地泄放完。所以，如果是低转速，换向器的碳刷后缘可以没有火花，那是因为在断开之前能量已经泄放完了。但如果是高转速，则速度超过某一特定转速，碳刷后缘必定会出现电火花。 这也就告诉我们的电机设计人员，你所设计的电机额定转速不能高于由泄放回路电阻所决定的电机特征转速，否则电机碳刷后缘将会打火花。 12楼的[赵云01]网友所说的片间电压太高，是我们在电机设计时普遍要注意避免的现象，但实际上，片间电压太高，是指绕组通电时蓄积的电磁能量会太高，这将导致碳刷在完成对换向元件的短路前，仍然有电磁能量来不及彻底泄放。 一般片间电压都是按照经验数据设定的，但这个数据的取值道理似乎所有书中都没有提到。一般都会谆谆教导你，该值取得太高将导致个碳刷火花。 我经过分析，觉得至少碳刷后缘火花是与绕组电磁能量泄放回路的电阻有关。当然，你可以按照电感时间常数的概念去设计绕组、换向器和碳刷，使之在你所设定的额定转速下，在碳刷宽度内将绕组的能量全部泄放完。 仅此也可以看到，为什么永磁有刷电机的效率会在50~60%，就是因为它泄放掉的电磁能量就达到了30%左右。绕组通电后建立磁场所蕴藏的电磁能量，在绕组断电后必须泄放掉，这就是根本原因。而交流感应电机定子绕组所蕴藏的电磁能量，被作为无功功率消耗掉了。这也就是直流永磁有刷电机和交流感应电机这两种古老电机品种效率不高的原因。 估计我的这番分析会让很多人拍砖，那就拍吧。但一线电机设计人员还是应该好好考虑一下我的这番分析。 这可是原创的分析哦！！！ 4、若火花的颜色是蓝色，那认定火花是电气火花，确定是电机换向造成的，原因主要是电机换向电势过高，已超出电刷和换向器的抑制能力。这主要可能是电机换向区域过窄（即换向元件的反电势过大，极弧过宽等）、磁路或电枢元件严重不对称，换向位置不准确、换向元件电感大，片间电压高，电刷不匹配等原因引起的。也有可能是换向器或工作温度过高，
直流电机的维护保养(正式版)
文件编号：TP-AR-L3357 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 直流电机的维护保养(正 式版)
直流电机的维护保养(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 1．短期维护 轧钢企业现场工况条件比较恶劣，如维护保养不 当，就会出现直流电机换向变差的情况。根据现场实 际工况条件优选碳刷，正确调整碳刷，可以使电机恢 复正常的换向，确保电机的正常运行。 (1)碳刷的选用 碳刷的选用应综合其材料类别、电阻系数、密 度、允许电流密度、允许速度、抗弯强度、硬度等技 术参数进行优选。 如一台Z450-4B直流电机，额定功率700kW，额 定电流1240A，最高转速1400r/min。该电机实际负
荷为90％额定值，原随机配备的某牌号碳刷，在使用中表面油化，换向器表面出现黑色碳膜，碳刷磨损消耗很大，使用寿命不足1个月。经分析，选拜了一种电阻系数、密度、抗弯强度、允许电流密度及线速度较之原来均有提高的碳刷（表1）。磨合后，换向器表面重新形成良好的氧化膜，碳刷使用寿命达到了半年左右。 表1 (2)碳刷数量的最优配置 直流电机中碳刷数量应满足国标规定的负荷能力。按照《Z系列中型直流电动机技术条件》 ZBK23001-89中的要求，金属轧机用直流电动机应能承受如下连续过载：①在额定电压、转速下，带115％额定负载连续运行；②在额定电压、转速、负
直流电机调速电路发展、现状以及前景综述
直流电机调速电路发展、现状以及前景综述 摘要：在现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置，生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。对可调速的电气传动系统，可分为直流调速和交流调速。直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，易于在大范围内平滑调速，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起制动和反转，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，至今在金属切削机床、造纸机等需要高性能可控电力拖动的领域仍有广泛的应用，所以直流调速系统至今仍然被广泛地应用于自动控制要求较高的各种生产部门，是截止到目前为止调速系统的主要形式。 关键词：直流电机；调速系统；直流电机应用；自动控制 直流电机发展状况： 直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。无刷直流电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的。1831年法拉第发现了电磁感应 现象，奠定了现代电机的理论基础。十九世纪四十年代研制成功了第一台直流电机，经过约七十年，直流电机才趋于成熟阶段。随着用途的扩大，对直流电机的要求也越来越高，显然，有接触的换向装置限制了有刷直流电机在许多场合的应用，为了取代有刷直流电机的那种电刷——换向器结构的机械接触装置，人们曾经对此做过长期的探索。早在1915年，美国人Langmil发明了控制栅极的水银整流器，制成
了由直流变交流的逆变装置；20世纪30年代，有人提出用离子装置实现电机的定子绕组按转子位置换接的所谓整流子电机，此种电机由于可靠性差、效率低、整个装置笨重而又复杂，故无实际意义。 科学技术的迅猛发展，带来了半导体技术的飞跃。开关型晶体管的研制成功，为创造新型电机——无刷直流电机带来了生机。 1955年美国D.Harrison等人首次申请用晶体管换向线路代替电机电刷接触的专利，这就是无刷直流电机的雏形，它由功率放大部分、信号检测部分、磁极体和晶体管开关电路等所组成。其工作原理是是：当子旋转时，在信号绕组W1或W2中感应出周期性的信号电势，此信号分别使晶体管BG1和BG2轮流导通，这样就使功率绕组W1和W2轮流馈电，即实现了换流。问题在于，首先，当转子不转时，信号绕组内不产生感应电势，晶体管无偏置，功率绕组也就无法馈电，所以这种无刷电机没有起动转距；其次，由于信号电势的前沿陡度不大，晶体管的功耗大。为了克服这些弊端，人们采用了离心装置的换向器，或在定子上放置辅助磁钢的方法来保证电机可靠的起动，但前者结构复杂，而后者尚需要附加的起动脉冲；其后，经过反复的实验和不断的实践，人们终于找到了用位置传感器和电子换向线路来代替有刷直流电机的机械换向装置，从而为无刷直流电机的发展开辟了新的途径。六十年代初期，以接近某物而动作的接近开关式位置传感器、电磁谐振式位置传感器和高频耦合式位置传感器相继问世，之后，又出现了磁电耦合式和光电式位置传感器。 半导体技术的飞速发展，使人们对1879年美国人霍尔发现的霍
直流电机论文 修改
直流电机论文 一：直流电机的特性： 1、直流电机的工作原理： 正电刷、负电刷接上直流电源，电流从正电刷流入，由负电刷流出根据电磁力定律，用左手定则决定电枢线圈将受到顺时针方向的转矩作用，该转矩称为电磁转矩。当电枢转到一半时，线圈中流过的电流方向也改变了。所以线圈仍然受到顺时针方向的电磁转矩的作用。电枢始终保持同一选转方向。直流电机的电枢实际上是由许多线圈产生的电磁转矩驱动电枢旋转，带动轴上的机械负载。 图1 直流电机模型 图1是一个最简单的直流电机模型。在一对静止的磁极N和S之间，装设一个可以绕Z-Z'轴而转动的圆柱形铁芯，在它上面装有矩形的线圈abcd。这个转动的部分通常叫做电枢。线圈的两端a和d分别接到叫做换向片的两个半圆形铜环1和2上。换向片1和2之间是彼此绝缘的，它们和电枢装在同一根轴上，可随电枢一起转动。A和B是两个固定不动的碳质电刷，它们和换向片之间是滑动接触的。来自直流电源的电流就是通过电刷和换向片流到电枢的线圈里。 图2 换向器在直流电机中的作用
当电刷A和B分别与直流电源的正极和负极接通时，电流从电刷A流入，而从电刷B流出。这时线圈中的电流方向是从a流向b，再从c流向d。我们知道，载流导体在磁场中要受到电磁力，其方向由左手定则来决定。当电枢在图2（a）所示的位置时，线圈ab边的电流从a流向b，用表示，cd边的电流从c流向 d，用⊙表示。根据左手定则可以判断出，ab边受力的方向是从右向左，而cd 边受力的方向是从左向右。这样，在电枢上就产生了反时针方向的转矩，因此电枢就将沿着反时针方向转动起来。 当电枢转到使线圈的ab边从N极下面进入S极，而cd边从S极下面进入N 极时，与线圈a端联接的换向片1跟电刷B接触，而与线圈d端联接的换向片2跟电刷A接触，如图2（b）所示。这样，线圈内的电流方向变为从d流向c，再从b流向a，从而保持在N极下面的导体中的电流方向不变。因此转矩的方向也不改变，电枢仍然按照原来的反时针方向继续旋转。由此可以看出，换向片和电刷在直流电机中起着改换电枢线圈中电流方向的作用。 2、直流电机的机械特性：电磁转矩和转速是表征电机机械性能的两个重要物理量，而机械特性正是表征转速和电磁转矩的关系。当电机的电源电压、励磁电流为常数，电枢回路的电阻不变时，电机转速与电磁转矩的关系曲线称为电动机的机械特性。 图3 电机转速与电磁转矩的关系曲线 二：直流电机的驱动： 1、电枢绕组的感应电动势： 电枢绕组在磁场中旋转将感应出电动势。闭合的电枢绕组通过电刷形成了多个并联支路，任一条并联支路中绕组元件各导体电动势之和即为正、负电刷间的电动势，也就是电枢绕组感应电动势。支路中各导体在磁场中分布于各个不同的位置上，故各个导体内感应电动势的大小是不同的。电枢电动势的大小取决于转速和每极磁通大小。 2、电磁转矩： 直流电机的电磁转矩是由载流的电枢导体与气隙磁场相互作用产生的。电磁转矩与每极磁通和电枢电流乘积成正比。根据左手定则，电磁转矩的方向由每极磁通和电枢电流的方向共同决定。每极磁通、电枢电流任一方向的改变，电磁转矩的方向随之改变。此外，电磁转矩对发电机说是制动转矩，而对电动机来说则是驱动转矩。
电机用途
电机用途 1：伺服电动机 伺服电动机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。 伺服电动机有直流和交流之分，最早的伺服电动机是一般的直流电动机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电动机。目前的直流伺服电动机从结构上讲,就是小功率的直流电动机,其励磁多采用电枢控制和磁场控制,但通常采用电枢控制。 2：步进电动机 步进电动机主要应用在数控机床制造领域，由于步进电动机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。 除了在数控机床上的应用，步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。 3：力矩电动机 力矩电动机具有低转速和大力矩的特点。一般在纺织工业中经常使用交流力矩电动机，其工作原理和结构和单相异步电动机的相同。 4：开关磁阻电动机 开关磁阻电动机是一种新型调速电动机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电动机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。 5：无刷直流电动机 无刷直流电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电动机在控制系统中有很大的应用。 6：直流电动机 直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。 7：异步电动机 异步电动机具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。 在家用电器中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。 8：同步电动机 同步电动机主要用于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件。其中三相同步电动机是其主体。此外，还可以当调相机使用，向电网输送电感性或者电容性无功功率。