直流电动机的相关知识

直流电动机的结构

基本构造：分为两部分：定子与转子。注意：不要把换向极与换向器弄混淆了。定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。转子包括：电枢铁芯，电枢(shu)绕组，换向器，轴和风扇等。转子组成：直流电动机转子部分由电枢铁芯、电枢、换向器等装置组成，下面对构造中的各部件进行详细介绍。

1.电枢铁芯部分：其作用是嵌放电枢绕组和颠末磁通，为了下降电机工作时电枢铁芯中发作的涡流损耗和磁滞损耗。

2.电枢部分：作用是发作电磁转矩和感应电动势，而进行能量变换。电枢绕组有许多线圈或玻璃丝包扁钢铜线或强度漆包线。

3.换向器又称整流子，在直流电动机中，它的作用是将电刷上的直流电源的电流变换成电枢绕组内的沟通电流，使电磁转矩的倾向稳定不变，在直流发电机中，它将电枢绕组沟通电动势变换为电刷端上输出地直流电动势。换向器由许多片构成的圆柱体之间用云母绝缘，电枢绕组每一个线圈两端区分接在两个换向片上。直流发电机中换向器的作用是把电枢绕组中的交变电动热变换为电刷间的直流电动势，负载中就有电流通过，直流发电机向负载输出电功率，同时电枢线圈中也肯定有电流通过。它与磁场相互作用发作电磁转矩，其倾向与发电机相反，原想法只需抑制这一磁场转矩才华股动电枢改变。因此，发电机向负载输出电功率的还，从原想法输出机械功率，完结了直流发电机将机械能变换为电能的作用。

直流电动机的分类

励磁方式

直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型：

1．他励直流电机

励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机。图中M表示电动机，若为发电机，则用G表示。永磁直流电机也可看作他励直流电机。

2．并励直流电机

并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联。作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。

3．串励直流电机

串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源，这种直流电机的励磁电流就是电枢电流。

4．复励直流电机

复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组。若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两个磁通势方向相反，则称为差复励。

不同励磁方式的直流电机有着不同的特性。一般情况直流电动机的主要励磁方式是并励式、串励式和复励式，直流发电机的主要励磁方式是他励式、并励式和和复励式。

特点

(一)调速性能好。所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。

(二)起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流。

有无刷分类

1.无刷直流电动机：无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。其转子为永久磁铁产生气隙磁通：定子为电枢，由多相绕组组成。在结构上，它与永磁同步电动机类似。

无刷直流电动机定子的结构与普通的同步电动机或感应电动机相同．在铁芯中嵌入多相绕组(三相、四相、五相不等)．绕组可接成星形或三角形，并分别与逆变器的各功率管相连，以便进行合理换相。转子多采用钐钴或钕铁硼等高矫顽力、高剩磁密度的稀土料，由于磁极中磁性材料所放位置的不同．可以分为表面式磁极、嵌入式磁极和环形磁极。由于电动机本体为永磁电机，所以习惯上把无刷直流电动机也叫做永磁无刷直流电动机。

2.有刷直流电动机：有刷电动机的2个刷(铜刷或者碳刷)是通过绝缘座固定在电动机后盖上直接将电源的正负极引入到转子的换相器上，而换相器连通了转子上的线圈，3个线圈极性不断的交替变换与外壳上固定的2块磁铁形成作用力而转动起来。由于换相器与转子固定在一起，而刷与外壳(定子)固定在一起，电动机转动时刷与换相器不断的发生摩擦产生大量的阻力与热量。所以有刷电机的效率低下损耗非常大。但是它同样具有制造简单，成本低廉的优点。

直流电动机的启动

由于电机电枢回路电阻和电感都较小，而转动体具有一定的机械惯性，因此当电机接通电源后，起动的开始阶段电枢转速以及相应的反电动势很小，起动电流很大。最大可达额定电流的15～20倍。这一电流会使电网受到扰动、机组受到机械冲击、换向器发生火花。因此直接合闸起动只适用于功率不大于4千瓦的电动机（起动电流为额定电流的6～8倍）。为了限制起动电流，常在电枢回路内串入专门设计的可变电阻,其原理接线见图1。在起动过程中随着转速的不断升高及时逐级将各分段电阻短接，使起动电流限制在某一允许值以内。这种起动方法称为串电阻起动，非常简单，设备轻便，广泛应用于各种中小型直流电动机中。但由于起动过程中能量消耗大，不适于经常起动的电机和中、大型直流电动机。但对于某些特殊需要，例如城市电车虽经常起动，为了简化设备，减轻重量和操作维修方便，通常采用串电阻起动方法。

对容量较大的直流电动机，通常采用降电压起动。即由单独的可调压直流电源对电机电枢供电，控制电源电压既可使电机平滑起动，又能实现调速。此种方法电源设备比较复杂。

直流电动机的故障处理

直流电动机常见故障及其产生原因

 一、不能启动 

 1、电动机电源无电压  

2、电动机电源线断线或者接头松动  

3、电枢绕组开路  

4、电刷与换向器接触不良

5、电动机电源开关损坏或者接触不良 

6、电枢被卡死  

二、转速变慢 

 1、电刷绕组通地

2、电枢绕组中有短路元件

3、电刷磨损严重，使电刷与换向器接触不良，   以及电刷弹簧压力太小

4、轴承磨损或者缺少润滑油

5、电源电压低，或者干电池使用时间过长

三、转速太快  

1、电源电压过高

2、定子磁场变弱

3、电动机负载太轻 

四、机壳带电  

1、电枢绕组通地

2、定子激磁绕组通地

3、换向器通地

4、电刷杆通地

5、换相装置的电刷座通地

五、电刷火花过大  

1、电刷没有位于中性线的位置

2、电刷与换向器接触面太小，电刷电流密度过大

3、换向片间短路

4、换向器表面严重凸凹不平

5、换向片间的云母突起

6、电刷材质不纯，含有硬屑或其它杂质

7、电刷座通地

8、电刷绕组通地

9、电刷绕组有短路单元

10、电刷绕组有反接的单元 

六、换向器产生火花  

1、电刷远离中性线

2、换向器严重凸凹不平；使电刷与换向器接触不良

3、换向片间电位差过大

4、电枢绕组严重断路，或者严重短路

5、电枢绕组严重通地

6、电动机电压过高，电动机转速过高 

七、有时能启动，有时又不能启动  

1、电枢绕组有断路单元

2、电源开关接触不良

3、换向器椭圆度过大，电刷过短 

八、运行时有撞击声  

1、电动机转子弯曲

2、电枢槽楔突出槽外

3、电枢绕组端部碰机壳

4、轴承损坏，引起电枢扫膛 

九、电枢发出较大的嘶嘶声  

1、电刷太硬

2、电刷弹簧压力太大

十、有负载运行时熔丝烧断  

1、电动机电源电压过高

2、电刷不在中性线位置

3、电枢绕组或激磁绕组短路 

十一、空载时熔丝烧断  

1、电枢绕组严重断路

2、电枢绕组严重通地

3、电刷座通地

4、电动机轴承太紧

5、激磁绕组严重短路

6、电刷远离中性线位置 

十二、电刷发出嘎嘎声  

1、换向片间的云母突出换向器表面

2、换向片凸凹不平

3、电刷尺寸规格不对

4、轴承间隙大 

十三、壳体发热  

1、电枢绕组受潮严重，而且电动机散热不好

2、电动机长时间过载运行

3、轴承润滑不好，缺少润滑油 

十四、电枢绕组发热 

1、电枢绕组严重受潮

2、电动机过载严重

3、电枢绕组有短路单元