项目4+任务4+直流电动机的原理与维修

1、电能是现在应用最广泛的一种能电能是现在应用最广泛的一种能源源，电机是现，电机是现代应用中的重要设备。工业、农业、交通运输业及代应用中的重要设备。工业、农业、交通运输业及国防业普遍使用了电机。除此之外，人们生活中的国防业普遍使用了电机。除此之外，人们生活中的电风扇、电冰箱以及空调等家电风扇、电冰箱以及空调等家用用电器也应用了电动电器也应用了电动机。电机的广泛应用可加速生产、扩大生产规模、机。电机的广泛应用可加速生产、扩大生产规模、提高生产效率，在国民经济建设和日常生活中起着提高生产效率，在国民经济建设和日常生活中起着极其重要的作用。电动机种类较多，应根据需要合极其重要的作用。电动机种类较多，应根

2、据需要合理地选择电动机。直流电动机以其良好的调速性能理地选择电动机。直流电动机以其良好的调速性能和较大的起动转矩在电动机家族中占有重要地位，和较大的起动转矩在电动机家族中占有重要地位，掌握直流电动机的简单原理和结构是很重要的掌握直流电动机的简单原理和结构是很重要的。 http:/ 定子定子 转子（电枢）转子（电枢）一、一、定子定子 主磁极主磁极 换向极换向极 机座机座 电刷装置电刷装置二、二、转子转子 电枢铁芯电枢铁芯（电枢）（电枢） 电枢绕组电枢绕组 换向器换向器 转轴转轴 风扇风扇 返回（一）（一）主磁极主磁极 作用：通入直流励磁电流，产生主磁场。作用：通入直流励磁电流，产生主磁场。 主极

3、铁芯：电机磁路的一部分主极铁芯：电机磁路的一部分,由薄钢板冲制而成。由薄钢板冲制而成。 主主 极绕组（励磁绕组）：用电磁线多层绕制并经绝缘处理极绕组（励磁绕组）：用电磁线多层绕制并经绝缘处理 后制成，套在主磁极铁芯上。后制成，套在主磁极铁芯上。 作用：给励磁绕组通入直流电（产生励磁作用：给励磁绕组通入直流电（产生励磁 磁势），磁势），各主磁极都产生一定的极性。各主磁极都产生一定的极性。（二）（二） 换向极换向极（安装在两主磁极间的中心线上，固定在机（安装在两主磁极间的中心线上，固定在机 座上）座上） 作用：产生换向磁场，改善电机的换向。作用：产生换向磁场，改善电机的换向。 换向极铁芯：比主极铁

4、芯简单，由整块钢板加工而成，换向极铁芯：比主极铁芯简单，由整块钢板加工而成， 体积也比主磁极小。体积也比主磁极小。 换向极绕组：用铜线或扁铜线绕制而成，经绝缘处理后套装换向极绕组：用铜线或扁铜线绕制而成，经绝缘处理后套装 在换向极铁心中。在换向极铁心中。（三）（三） 机座机座 作用作用 ：作为电机磁路的一部分（导磁作用）作为电机磁路的一部分（导磁作用）; ;支撑作用支撑作用(固定固定 主磁极、换向磁极和端盖）。常用薄钢板和铸钢制主磁极、换向磁极和端盖）。常用薄钢板和铸钢制 成。成。（四）（四）电刷装置电刷装置返回（四）（四）电刷装置：电刷装置： 装在电动机的前端盖上，是将电源引入直流电机的装置

5、，它装在电动机的前端盖上，是将电源引入直流电机的装置，它 由电刷、刷握、刷杆等组成。电刷放在刷握内，用弹簧压住，由电刷、刷握、刷杆等组成。电刷放在刷握内，用弹簧压住， 以保证电刷与换向片接触良好，电刷通过端部的多股铜线和以保证电刷与换向片接触良好，电刷通过端部的多股铜线和 电源相连，向刷握安装电刷时，注意不要将方向装反，以免电源相连，向刷握安装电刷时，注意不要将方向装反，以免 改变原来的摩擦面，使电刷和换向器表面接触不良。改变原来的摩擦面，使电刷和换向器表面接触不良。 返回返回电刷未放入刷握内电刷刷握电刷放入刷握内返回返回转子（一）电枢铁心：由表面有绝缘层的（一）电枢铁心：由表面有绝缘层的 硅

6、钢片叠压而成。硅钢片叠压而成。 作用：作用：1、作为磁路的一部分；、作为磁路的一部分； 2、嵌放电枢绕组。、嵌放电枢绕组。（二）电枢绕组：用导线在模具上绕（二）电枢绕组：用导线在模具上绕 成绕组后嵌放在铁心表面槽中，成绕组后嵌放在铁心表面槽中， 每个绕组的两端分别和两个换每个绕组的两端分别和两个换 向片连接。向片连接。（三）换向器：电动机的关键部分，（三）换向器：电动机的关键部分， 它的作用是把外加的直流电它的作用是把外加的直流电 转为绕组中的交流电。转为绕组中的交流电。返回1 1、直流电动机的主磁场是指：（、直流电动机的主磁场是指：（ ） （A A）主磁极产生的磁场；）主磁极产生的磁场； （

7、B B）电枢电流产生的磁场；）电枢电流产生的磁场； （C C）换向极产生的磁场。）换向极产生的磁场。 下一题下一题正正 确确返回错错 误误返回返回2、直流电机电刷因磨损而需要更换时应选用：直流电机电刷因磨损而需要更换时应选用：（）（） .较原电刷硬的电刷；较原电刷硬的电刷；.与原电刷牌号相同的电刷；与原电刷牌号相同的电刷； .较原电刷软的电刷较原电刷软的电刷下一题下一题正正确确返回返回错错误误返回返回3.3.不论是直流发电机还是直流电动机，其换向极不论是直流发电机还是直流电动机，其换向极绕组的接线方式是：（绕组的接线方式是：（ ） A A. .与电枢绕组并联；与电枢绕组并联； B.B.与电枢绕

8、组串联；与电枢绕组串联； C.C.与磁极绕组串联与磁极绕组串联 返回返回正正确确返回返回返回返回错错误误直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理（一）直流电动机的基本原理：（一）直流电动机的基本原理： 通电导体在磁场中要受到力的作用。通电导体在磁场中要受到力的作用。（二）用（二）用直流电动机工作原理图直流电动机工作原理图分析其工作原理：分析其工作原理：返回 直流电动机的分类直流电动机的分类 以上介绍的是永磁式直流电动机，即以上介绍的是永磁式直流电动机，即N、 S极是永久极是永久磁铁制造的，仅适合一些小型直流电动机采用。大多数磁铁制造的，仅适合一些小型直流电动机采用。大多数直流电动机是励磁式，励

9、磁式直流电动机是在直流电动机是励磁式，励磁式直流电动机是在N、 S极极上绕上线圈产生磁场，这种绕组称为励磁绕组，按励磁上绕上线圈产生磁场，这种绕组称为励磁绕组，按励磁绕组和电枢绕组接线方式不同，直流电动机可分为四类：绕组和电枢绕组接线方式不同，直流电动机可分为四类： 1、串励式直流电动机串励式直流电动机：将电枢绕组与励磁绕组串联：将电枢绕组与励磁绕组串联后与直流电源连接，串励式直流电动机负载变化时，转后与直流电源连接，串励式直流电动机负载变化时，转速变化较大，机械特性较软。速变化较大，机械特性较软。 2、并励式直流电动机并励式直流电动机：将电枢绕组与励磁绕组并联：将电枢绕组与励磁绕组并联后与直

10、流电源连接，并励式直流电动机负载变化时，转后与直流电源连接，并励式直流电动机负载变化时，转速变化不大，机械特性较硬。速变化不大，机械特性较硬。返回3 3、复励式直流电动机复励式直流电动机：它有两组励磁绕组，一组与：它有两组励磁绕组，一组与电枢绕组并联，另一组与电枢绕组串联，一般以并励电枢绕组并联，另一组与电枢绕组串联，一般以并励绕组为主。绕组为主。4 4、他励式直流电动机他励式直流电动机：与前三种不同，前三种只需：与前三种不同，前三种只需一个电源，而他励式直流电动机需两个电源，它的机一个电源，而他励式直流电动机需两个电源，它的机械特性与并励电动机相同，由于这种电动机运行稳定，械特性与并励电动机

11、相同，由于这种电动机运行稳定，可实现大范围内的均匀调速。可实现大范围内的均匀调速。U返回返回M+-SNUE反反串励式直流电动机串励式直流电动机+-励励磁磁绕绕组组电电枢枢返回返回并励并励式式直流电动机直流电动机MU UN NS SE E反反U U+ +- -R RR RI II Ia aI If f+ +- -励磁绕组励磁绕组电电枢枢返回返回复励式直流电动机复励式直流电动机UUR RR RNSE反反+-+-励磁绕组励磁绕组励励磁磁绕绕组组电枢电枢M返回返回他励式直流电动机他励式直流电动机NSUUMRRE反反+-I Ia a励磁绕组励磁绕组电枢电枢+-接励磁电源接励磁电源接接励励磁磁电电源源继续

12、继续直流电动机工作原理图（直流电动机工作原理图（1）直流电动机工作原理图（2）返回 4.4.2 4.4.2 直流电动机的使用、维护与故障检修直流电动机的使用、维护与故障检修 1.1.直流电动机的使用与维护直流电动机的使用与维护 1)1)使用前的检查使用前的检查 （1 1）用压缩空气或皮老虎吹净电动机内部灰尘、电刷粉）用压缩空气或皮老虎吹净电动机内部灰尘、电刷粉末等，清除污垢杂物。末等，清除污垢杂物。 （2 2）拆除与电动机联接的一切接线，用兆欧表测量绕组）拆除与电动机联接的一切接线，用兆欧表测量绕组对机座的绝缘电阻。若小于对机座的绝缘电阻。若小于0.5M0.5M时，应进行烘干处理，时，应进行烘

13、干处理，测量合格后再将拆除的接线恢复。测量合格后再将拆除的接线恢复。 （3 3）检查换向器的表面是否光洁，如发现有机械损伤或）检查换向器的表面是否光洁，如发现有机械损伤或火花灼痕应按下面所叙述的火花灼痕应按下面所叙述的“换向器保养换向器保养”进行处理。进行处理。 （4 4）检查电刷是否损坏严重，刷架的压力是否适当（可）检查电刷是否损坏严重，刷架的压力是否适当（可参看下面测量电刷压力的办法），刷架的位置是否符合规定参看下面测量电刷压力的办法），刷架的位置是否符合规定的标记。的标记。 （5 5）根据电动机铭牌检查直流电动机各绕组之间的接线）根据电动机铭牌检查直流电动机各绕组之间的接线方式是否正确，

14、电动机额定电压与电源电压是否相符，电动方式是否正确，电动机额定电压与电源电压是否相符，电动机的起动设备是否符合要求，是否完好无损。机的起动设备是否符合要求，是否完好无损。 2) 2)直流电动机的使用直流电动机的使用 （1 1）直流电动机在直接起动时因起动电流很）直流电动机在直接起动时因起动电流很大，将对电源及电动机本身带来不良的影响，因大，将对电源及电动机本身带来不良的影响，因此除功率很小的直流电动机可以直接起动外，此除功率很小的直流电动机可以直接起动外，般的直流电动机都要采取降压措施来限制起动电般的直流电动机都要采取降压措施来限制起动电流。流。 （2 2）当直流电动机采用降低电压起动时，要）

15、当直流电动机采用降低电压起动时，要掌握电动机起动过程所需的时间，不能起动过快，掌握电动机起动过程所需的时间，不能起动过快，也不能过慢，考核的标准是起动电流不能过大也不能过慢，考核的标准是起动电流不能过大（一般在（一般在1 12 2倍额定电流范围内）。倍额定电流范围内）。 （3 3）在起动电动机时就应做好停车的准备，）在起动电动机时就应做好停车的准备，当一旦出现意外情况时应立即切除电源，并查找当一旦出现意外情况时应立即切除电源，并查找原因。原因。 （4 4）在直流电动机运行时，应观察电动机转速是）在直流电动机运行时，应观察电动机转速是否正常，有无噪声、振动等现象；有无冒烟或发否正常，有无噪声、振

16、动等现象；有无冒烟或发出焦臭味等现象，如有应停机查找原因。出焦臭味等现象，如有应停机查找原因。 （5 5）注意观察直流电动机运行时，电刷与换）注意观察直流电动机运行时，电刷与换向器表面的火花情况。在额定负载下，一般直流向器表面的火花情况。在额定负载下，一般直流电动机只允许有不超过电动机只允许有不超过1 1（1 12 2）级火花。）级火花。 （6 6）串励电动机在使用时，应注意不允许空）串励电动机在使用时，应注意不允许空载起动，不允许用带轮或链条传动；并励或他励载起动，不允许用带轮或链条传动；并励或他励电动机在使用时，应注意励磁回路绝对不允许开电动机在使用时，应注意励磁回路绝对不允许开路，否则都

17、可能因电动机转速过高而带来严重的路，否则都可能因电动机转速过高而带来严重的后果。后果。 3) 3)直流电动机的维护直流电动机的维护 （1 1）保持直流电动机的清洁，尽量防止灰沙、）保持直流电动机的清洁，尽量防止灰沙、雨水、油污、杂物等进入电动机内部。雨水、油污、杂物等进入电动机内部。 （2 2）直流电动机结构及运行中的薄弱环节是）直流电动机结构及运行中的薄弱环节是电刷与换向器部分，因此必须特别注意对它们的电刷与换向器部分，因此必须特别注意对它们的维护保养。维护保养。 换向器的维护保养换向器的维护保养 换向器表面应保持光洁，不得有机械损伤和火花换向器表面应保持光洁，不得有机械损伤和火花灼痕。如有

18、轻微灼痕时，可用灼痕。如有轻微灼痕时，可用0号砂纸在低速旋号砂纸在低速旋转着的换向器上仔细研磨。转着的换向器上仔细研磨。 电刷的使用电刷的使用 电刷磨损或碎裂时，应更换牌号、尺寸规格都相电刷磨损或碎裂时，应更换牌号、尺寸规格都相同的电刷。新电刷装配好后应研磨光滑，保证与同的电刷。新电刷装配好后应研磨光滑，保证与换向器表面有换向器表面有80左右的接触面。左右的接触面。 2直流电动机的常见故障及检修直流电动机的常见故障及检修 1)直流电动机的常见故障及排除方法直流电动机的常见故障及排除方法 A.电机不能起动电机不能起动 可能原因：可能原因： （1）电源保险丝熔断或导线连接处松动）电源保险丝熔断或导

19、线连接处松动 （2）励磁回路断开）励磁回路断开 （3）电刷接触不良，换向器表面不清洁）电刷接触不良，换向器表面不清洁 （4）起动电阻太大，使起动转矩过小）起动电阻太大，使起动转矩过小 （5）电刷位置移动，偏离中心线位置过多）电刷位置移动，偏离中心线位置过多 （6）直流电源容量太小或电压过低）直流电源容量太小或电压过低 （7）电枢绕组及电枢回路有两点几以上对机壳短路）电枢绕组及电枢回路有两点几以上对机壳短路 （8）由于轴承损坏及其他机械上的原因使转子卡住）由于轴承损坏及其他机械上的原因使转子卡住 排除方法：排除方法： （1）检查电源及熔断器）检查电源及熔断器 （2）检查励磁回路）检查励磁回路 （

20、3）检查电刷与换向器接触情况）检查电刷与换向器接触情况 （4）检查励磁绕组起动器）检查励磁绕组起动器 （5）调整电刷位置，使其对准中心线）调整电刷位置，使其对准中心线 （6）检查电源电压）检查电源电压 （7）测量电枢对机壳电阻）测量电枢对机壳电阻 （8）检查转轴是否转动灵活）检查转轴是否转动灵活 B.电机转速不正常电机转速不正常 可能原因：可能原因： （1）若转速突然增大很多时，为励磁绕组或回）若转速突然增大很多时，为励磁绕组或回路断开，使励磁中断路断开，使励磁中断 （2）转速过高）转速过高 （3）转速过低）转速过低 排除方法：排除方法： （1）检查励磁回路，测量励磁绕组电阻）检查励磁回路，测

21、量励磁绕组电阻 （2）检查电源电压是否过高，主磁场是否过弱，）检查电源电压是否过高，主磁场是否过弱，电动机负载是否过轻电动机负载是否过轻 （3）检查电枢绕组是否有断路、短路，接地等）检查电枢绕组是否有断路、短路，接地等故障；检查电刷压力及电刷位置；检查电源电压故障；检查电刷压力及电刷位置；检查电源电压是否过低，负载是否过重；检查励磁绕组回路是是否过低，负载是否过重；检查励磁绕组回路是否正常否正常 C.电枢过热或冒烟电枢过热或冒烟 可能原因：可能原因： （1）电枢绕组或换向片间短路）电枢绕组或换向片间短路 （2）电动机长期过载）电动机长期过载 （3）电源电压过高或过低）电源电压过高或过低 （4）

22、电枢、磁极、换向极绕组故障）电枢、磁极、换向极绕组故障 （5）起动或正、反转过于频繁）起动或正、反转过于频繁 排除方法：排除方法： （1）检查电枢绕组或换向片的连接）检查电枢绕组或换向片的连接 （2）更换功率大的电动机）更换功率大的电动机 （3）检查电源电压）检查电源电压 （4）分别检查原因）分别检查原因 （5）避免不必要的正、反转）避免不必要的正、反转 D.电刷下火花过大电刷下火花过大 可能原因：可能原因： （1）电刷不在中性线上）电刷不在中性线上 （2）电刷压力不当或与换向器接触不良或电）电刷压力不当或与换向器接触不良或电 刷磨损或电刷磨损或电刷牌号不对刷牌号不对 （3）换向器表面不光滑或

23、云母片凸出）换向器表面不光滑或云母片凸出 （4）电动机过载或电源电压过高）电动机过载或电源电压过高 （5）电枢绕组或磁极绕组或换向极绕组故障）电枢绕组或磁极绕组或换向极绕组故障 （6）转子动平衡未矫正好）转子动平衡未矫正好 排除方法：排除方法： （1）调整刷杆位置）调整刷杆位置 （2）调整电刷压力，研磨电刷与换向器接触面，调换电刷）调整电刷压力，研磨电刷与换向器接触面，调换电刷 （3）研磨换向器表面、下刻云母槽）研磨换向器表面、下刻云母槽 （4）降低电动机负载及电源电压）降低电动机负载及电源电压 （5）分别检查原因（）分别检查原因（6）重新矫正转子动平衡）重新矫正转子动平衡 E.机座带电机座带

24、电 可能原因：可能原因： (1)各绕组绝缘电阻太低各绕组绝缘电阻太低 (2)出线头碰机座出线头碰机座 (3)绕组绝缘损坏造成对地短路绕组绝缘损坏造成对地短路 排除方法：排除方法： (1)烘干或重新浸漆烘干或重新浸漆 (2)修复出线头绝缘修复出线头绝缘 (3)修复绝缘损坏处修复绝缘损坏处 F振动大振动大 可能原因：可能原因： （1）转子动平衡未达到要求）转子动平衡未达到要求 （2）电枢绕组、励磁绕组有故障）电枢绕组、励磁绕组有故障 （3）轴承质量不符合要求或安装不好（）轴承质量不符合要求或安装不好（4）气隙严重不均匀气隙严重不均匀 排除方法：排除方法： （1）重新矫正转子动平衡）重新矫正转子动平

25、衡 （2）分别检查原因）分别检查原因 （3）检查轴承或更换质量合格的轴承）检查轴承或更换质量合格的轴承 （4）调整气隙）调整气隙 2)电枢绕组故障的检修电枢绕组故障的检修 （1）电枢绕组接地）电枢绕组接地 这是直流电动机绕组最常见的故障。电枢绕组接这是直流电动机绕组最常见的故障。电枢绕组接地一般常发生在槽口处和槽内底部，其判定可用地一般常发生在槽口处和槽内底部，其判定可用兆欧表法或校验灯法。兆欧表法或校验灯法。 （2）电枢绕组短路）电枢绕组短路 若电枢绕组短路严重，会使电动机烧坏。若只有若电枢绕组短路严重，会使电动机烧坏。若只有个别线圈短路时，电动机仍能运转，只是使换向个别线圈短路时，电动机仍

26、能运转，只是使换向器表面火花变大，电枢绕组发热严重，若不及时器表面火花变大，电枢绕组发热严重，若不及时发现加以排除，则最终也将导致电动机烧毁。因发现加以排除，则最终也将导致电动机烧毁。因此，当电枢绕组出现短路故障时，就必须及时予此，当电枢绕组出现短路故障时，就必须及时予以排除。以排除。 （3）电枢绕组断路）电枢绕组断路 这也是直流电动机常见的故障。实践经验表明，电这也是直流电动机常见的故障。实践经验表明，电枢绕组断路点一般发生在绕组元件引出线与换向片枢绕组断路点一般发生在绕组元件引出线与换向片的焊接处。造成的原因，一是焊接质量不好，二是的焊接处。造成的原因，一是焊接质量不好，二是电动机过载、电

27、流过大造成脱焊。这种断路点一般电动机过载、电流过大造成脱焊。这种断路点一般较容易发现，只要仔细观察换向器升高片处的焊点较容易发现，只要仔细观察换向器升高片处的焊点情况，再用起子或镊子拨动各焊接点，即可发现。情况，再用起子或镊子拨动各焊接点，即可发现。 若断路点发生在电枢铁芯槽内部或者不易发现的部若断路点发生在电枢铁芯槽内部或者不易发现的部位则可用如图位则可用如图4-75所示的方法来判定。所示的方法来判定。 电枢绕组断路点若发生在绕组元件与换向片的焊接电枢绕组断路点若发生在绕组元件与换向片的焊接处，只要重新焊接好即可。断路点只要不在槽内部处，只要重新焊接好即可。断路点只要不在槽内部分，则可以焊接

28、短线，再进行绝缘处理即可。如果分，则可以焊接短线，再进行绝缘处理即可。如果断路点发生在铁芯槽内，且断路点只有一处，则可断路点发生在铁芯槽内，且断路点只有一处，则可将该绕组元件所连的两片换向片短接，即可继续使将该绕组元件所连的两片换向片短接，即可继续使用。若断路点较多，则需更换电枢绕组。用。若断路点较多，则需更换电枢绕组。 3)换向器的检修换向器的检修 （1）片间短路）片间短路 按如图按如图4-69所示检测，如判定所示检测，如判定为换向片间短路时，可先仔细观察短路的换向片为换向片间短路时，可先仔细观察短路的换向片表面状况，一般均是由于电刷炭粉在槽口将换向表面状况，一般均是由于电刷炭粉在槽口将换向

29、片短路或是火花烧灼所致，可用如前面图片短路或是火花烧灼所致，可用如前面图4-17所所示的清槽工具刮去造成片间短路的金属屑末及电示的清槽工具刮去造成片间短路的金属屑末及电刷粉末即可。若用上述方法不能消除片间短路，刷粉末即可。若用上述方法不能消除片间短路，即可确定短路发生在换向器内部，一般需更换换即可确定短路发生在换向器内部，一般需更换换向器。向器。 （2）换向器接地）换向器接地 接地故障一般发生在前端的云接地故障一般发生在前端的云母环上，该环有一部分露在外面，由于灰尘、油母环上，该环有一部分露在外面，由于灰尘、油污和其他杂物的堆积，很容易造成接地故障。发污和其他杂物的堆积，很容易造成接地故障。发生接地故障时，这部分的云母大都已烧损，寻找生接地故障时，这部