任务3.1-了解和拆卸直流电动机。

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直流电动机结构、旋转原理及运行特性直流电机的起动、反转、调速、制动； 直流电机的维护和检查。 熟悉直流电动机的结构、类型及铭牌数据，掌握直流电动机的工作原理及工作可逆性； 了解直流电机的运行特性，掌握一般起动方法的特点和应用范围； 了解直流电动机调速指标，掌握直流电动机常见调速方法及优缺点； 掌握直流电机的一般制动方法和优缺点，能够正确选择直流电机，进行正常维护和常见故障检查。 任务3.1直流电动机的识别与拆装一、直流电动机的结构

1 .定子

直流电动机定子主要由机座、主磁极、换流磁极、电刷装置和端盖组成。 小型直流电动机的结构如图3-1所示，其剖视图如图3-2所示。 )1)支架通常由铸钢或钢板焊接而成，目前薄钢板或硅钢片搭接的支架应用越来越多。

)主磁极)主磁极的作用是产生具有一定空间分布形状的气隙磁通，也是磁路的一部分。 主磁极结构如图3-3所示。 (3)补极铁芯补极绕组。补极的作用是改善直流电动机的补极性能。 一般的电动机容量超过1kW的小型或中大型直流电动机大多搭载有电磁转换极。 如图3-4所示，电磁补极由补极铁芯和补极绕组组成。 凸极安装在相邻的两个主磁极之间。 补极绕组一般与电枢绕组串联连接。 )4)电刷装置)电刷装置与整流片一起完成机械整流，将外部电路的直流转换为电枢的交流。 刷子的结构如图3-5所示。 )5)端盖)端盖主要起支撑作用。 端盖固定在机座上，在其上放置轴承，支撑直流电机的旋转轴，使直流电机能够旋转。 2 .转子

)1)电枢铁心

电枢铁芯主要用作电枢绕组和直流电动机磁路的一部分。 小型直流电动机的电枢冲压形状和电枢铁心组装图如图3-6所示)2)电枢绕组

电枢绕组的构成。 电枢绕组由绝缘的导体缠绕而成。 小型电动机多采用铜线缠绕； 中型电机经常采用成形线圈。 为了建立边界，每个元件的一个元件边位于转子铁芯一个槽的上层(称为上层边)，另一个元件边位于转子铁芯另一个槽的下层(称为下层边)，如图3-7所示。 通常，在各实槽内的上、下层并排嵌入多个元件边。 如图3-8所示，将各实际槽分割为个虚拟槽，各虚拟槽的上、下层有元件边。 这样，如果将实际槽数设为z，将总虚拟槽数设为Zi，则Zi=Z。

绕组的元件数s、换流片数k和虚设槽数Zi这3个必须相等。

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)风扇、直流电动机运转时冷却电动机、降低运转温度的部件。 风扇一般采用金属、塑料等机械强度较高的材料制成，其主要结构为风扇叶片和风扇支架。 3 .气隙。 直流电动机的定子、转子由于有相对运动，定子、转子之间留有一定的空气间隙。 气隙的大小与直流电机的容量有关。 二.直流电动机分类和铭牌数据1 .直流电动机分类

按励磁方式分类，可分为永磁式直流电动机和电磁式直流电动机。 )1)永磁式直流电动机

永磁直流电动机磁场由磁性材料自身提供，不需要线圈励磁，主要用于微型直流电动机和有特殊要求的直流电动机。 )2)电磁式直流电机

电磁式直流电动机还分为他励式直流电动机，其接线图如图所示

3-10(a )所示并联励磁直流电动机，其接线图示于图3-10(b )； 直励磁直流电动机，其接线图示于图3-10(c )； 如图3-10(d )所示，复励式直流电动机。 2 .直流电机铭牌数据

)1)型号。 以Z2—72为例进行说明。

产品代码的含义是z系列、Z2、Z3、Z4等一般用途的直流电动机； ZJ系列：精密机床用直流电机； ZT系列：宽调速直流电机； ZQ系列、牵引直流电动机； ZH系列，船用直流电机； ZA系列、防爆安全型直流电机； ZKJ系列、挖掘机用直流电机； zj系列，冶金起重机用直流电机。 )2)额定数据

额定容量PN (功率) kW )是指直流电动机承受额定负载时，输出到旋转轴的机械功率。

额定电压UN(v )是指直流电动机安全运行时的最高电压。 额定电流in(a )是指直流电动机以规定的动作模式运行时允许输入的电流。

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额定励磁电流IFN(a )是指直流电动机带额定负载运行时励磁电路允许的最大励磁电流。 (3)其他相关信息包括励磁方式、防护等级、绝缘等级、工作制、重量、出厂日期、出厂编号、生产单位等。 三.直流电动机工作原理1 .直流电动机工作原理

直流电动机的旋转原理是，当直流电源加在直流电动机的转子绕组上时，在换向器和电刷的作用下，方向交变的电流流过转子绕组，定子产生的磁场受到电磁力的作用，产生一定方向的电磁转矩，转子沿一定方向连续旋转。 可以用简单的模型进行说明，如图3-11所示。 2 .直流电机可逆原理(1)直流发电机

当发电机承受负载时，电流流过负载，电流也流过线圈，方向与感应电动势相同。 根据电磁力定律，载流导体ab、cd在磁场中受力，形成的电磁转矩方向为顺时针方向，与转速方向相反。 也就是说，电磁转矩阻碍发电机的旋转，是制动转矩。 原动机需要足够大的拖动转矩来克服电磁转矩的制动作用，以维持发电机的稳定运行。 此时，发电机从原动机中吸收机械能，转换为电能输出到负载。

)2)直流电动机

电机旋转后，导体ab和cd切割磁力线产生感应电动势，根据右手定律判断其方向与电流方向相反。 这意味着，如果该电枢电动势是反电动势，就会阻碍电流流入电动机。 因此，直流电动机为了正常工作，为了克服反电动势的阻碍作用向电动机输送电流，需要施加直流电源。 此时，电动机从直流电源中吸收电能，转换为机械能输出。 【任务实施】

1 .任务实施的内容

直流电机的拆装及电刷中性线位置的调整。 2 .执行任务的要求

)1)掌握小型直流电机的拆卸及安装方法。 )2)掌握调整电刷中性线位置的方法。 3 .设备、器材

直流电机，1台； 1.5~3V直流电源，1台； 直流毫伏表，1张； 兆欧表，1枚； 电工工具(包括上拔器、扳手、锤子、螺丝刀、铜紫色棒、钢套、毛刷、钳子、螺丝刀)，1套。 4 .任务实施步骤(1)观察直流电动机结构，抄下电动机铭牌数据，将相关数据填入表3.1。

)用手移动电机转子，观察旋转是否良好。 )3)直流电机的拆装。 解吸相关情况见表3.2。 电机组装后，进行以下检查，并将相关数据详细记录在表3.3中。 励磁绕组通过开关s连接到1.5~3V的直流电压源上。 频繁开/关开关，缓慢向左或向右移动电刷架，观察直流毫伏表的抖动情况。 在毫伏表针不动或轻微摆动之前，电刷位置为中性线位置。 刷握牢固后，再次测量。 5 .注意事项

)1)拆除电刷架前，做好标记，便于安装后调整电刷中性线的位置。

)引出电枢时，请注意不要损伤换向器和各绕组。 )取出的电枢必须放在木框或木板上，用布或纸包裹。 )4)组装时，拧紧端盖螺栓时，请务必在周围均匀用力，对角上、下、左、右反复逐步拧紧。 )寻找中性线时，确保电刷和换向器之间有良好的接触。 )6)观察开关和旋转电刷支架的位置以及直流毫伏指针的摆动时，应三者同时进行。