电控基础知识分享培训报告

1、奔腾电工电控基础知识分享奔腾电控项目组 电池的特性及保护措施 POVOS Electric Shaver产品的工作原理 马达基本原理及焊接要领焊接工艺操作流程及不良品的区分与识别产品组件图电路板电池外围器件产品基本工作原理 目前公司剃须刀、理发剪、脱毛器都是属于可充电的产品,具有充电储备功能。通过对电池充电，在工作时电池放电传动马达，马达带动刀头，实现剃须等基本功能。电子技术中的常用名词电子技术中的常用名词电流： I i 单位:安培 (A) 单位换算: 1A=1000mA 1mA=1000A 1kA=1000A电压 ： U u 单位：伏特 （V） 单位换算： 1V=1000mv 1kv=100

2、0v频率： f 单位：赫兹 （HZ） 单位换算：1MHZ=1000kHZ 1KHZ=1000HZ 我国的“市电”是指单相AC220V50HZ （“加工电”为三相380V50HZ） 安全电压为36V或以下电子元器件的认识电子元器件的认识电阻器 电容器电感器半导体元件二极管三极管场效应晶体管可控硅电阻器电阻器 R R作用：限流、降压、连接参数： a、功 率 b、电阻值单位：欧姆（） 1=1000m 1K=1000 1M=1000k电路中的表示方法： R 电阻符号： 功率：图标式与直标式1/8W1/4W1/2W1W2W5WWW电阻值的表示：色环标示与直标方式颜色棕红橙黄绿蓝紫紫 灰白黑金银无第1位1

3、234567890第2位123456789010n1234567890误差2%3%4%-0.5% 0.2% 0.1%-1%5% 10% 20%注:上述为普通电阻(四色环),精密电阻为五色环表示,第一至第三位色环表示单个数字,第四位表示零的个数，第五位表示误差。四环电阻的色标表示方法：第一、二位色环表示单个数字,第三位表示零的个数，第四位表示误差，例如： 色环的颜色为： 红红橙金22K5%的误差 绿蓝黄银560K10%误差 请问：电阻色环颜色为“红黑黑金”的意思是什么？电阻的材料： 碳膜电阻、线绕电阻、金属膜电阻、氧化膜电阻电位器： 可调整电阻值。贴片电阻器： 体积小，散热能力稍差特殊电阻器 A

4、、PTC热敏电阻器 B、NTC功率热敏电阻器 C、压敏电阻器 D、湿敏电阻器 E、光敏电阻器 F、声控电阻器 G、熔断电阻器电容器电容器 C C 作用：充放电荷、阻直通交、耦合信号 参数： a、耐压 b、容量 单位： 法拉 F （因F单位太大，故常用F作单位） 1F=1000mF 1mF=1000F 1F=1000nF 电路中表示方式： 电容值的表示：色环标识与直标方式及数码表示 a、色环标识同电阻器的表示方法一样； b、直标法：在电容器上直接标识电容量及耐压值；+电容的材质： 钽、瓷片、铝电解、纸、独石、玻璃、聚苯乙烯、云母可调电容： 可以改变电容量大小的电容（在规格值内可以随意调整 大小）

5、。 主要用于振荡、选频、调频等电路。贴片电容： 体积小 电感器电感器 L L 作用：电磁转换、变压、镇流、阻交通直、信号接收、隔离单位：亨利 （H） 1 H =1000 mH =1000000H电感的参数： 电感量（L） 品质因数（Q） 标称电流（I） 分布电容（C）电路中的表示方式：电感器的数值一般用色标方式与直标方式表示，色标方式与电阻器的标示方式一样，直标方式可以直接读取数值（通常只表示电感量、标称电流及品质因数）。电感器主要由导线构成，将导线绕到不同的材料上时，其导磁率、Q值、外形等等均不相同，故可作不同的用途。变压器： 自感变压器：自身感应（两线圈的一个线端连在一起） 互感变压器：相

6、互感应（两线圈分开独立）其它电感器： 可调电感器 镇流器（日光灯及电源电路常用） 中频变压器（调节接收的频率） 继电器 电动机 电声器件（话筒、扬声器、磁头）半导体元器件半导体元器件 半导体元器件包括二极管、三极管、可控硅、场效应管等等 半导体主要由硅或锗材料制作，在通过特殊的生产工艺及掺入不同的杂质制作而成；因硅、锗的导电性能介于导体与绝缘体之间，故此类特殊的元器件称为半导体元器件。半导体元器件半导体二极管 D半导体三极管 Q场效应管可控硅/晶闸管 二极管二极管 D D 二极管具有单向导电性（其电阻值为一个方向极大，另一方向较小），通常用于整流电路及检波电路。 电路符号： D 制成材料分为硅

7、二极管与锗二极管，两者的特性不同及应用不相同：锗管的压降为0.3-0.5V 硅管为0.6-0.7V;锗管的漏电流为几十到几百A,硅管为1A左右;锗管的最高工作温度100,硅管为200。其它特殊二极管： 稳压二极管： 常用于电源稳压电路 发光二极管： LED数码管、指示灯 发射二极管/接收二极管： 常用于摇控电路 整流堆：常用于电源整流电路 变容二极管：常用于电子调频摇控电路三极管三极管 Q Q 国产常用三极管的型号编码（实际型号远不止以下种类）： 3AGXX （锗高频管） 3DGXX（硅高频管） 3AXXX （锗低频管） 3DXXX（硅低频管） 3AKXX（锗开关管） 3DKXX（硅开关管）

8、3ADXX （锗大功率管） 3DDXX（硅大功率管） 3CGXX （锗高频管） 3DAXX（硅高频管） 3CXXX （锗低频管） 3BXXX（硅低频管） 其它型号： 9010 9011 9012 9013 9014 9015 大功率开关管、功率放大管 应用于开关电源、电源控制、功放、音响等电路。场效应晶体管场效应晶体管外型类似于大功率的三极管。 电路符号： 其工作时是受输入的电压电压控制其工作。相关参数： 饱和电流： Idss 夹断电压：UP 开启电压：UT 万用表的简易测量方法与测放大三极管一样 G栅极D漏极S源极晶闸管晶闸管单向晶闸管： 电路表示：K阴极A阳极G控制极双向晶闸管： 电路表示

9、：T1电极G控制极T2电极外形类似于普通的三极管、大功率二极管；其它晶闸管： 可关断晶闸管 光控晶闸管 双向三极晶闸管 反向导通三极晶闸管 集成电路集成电路 将多个（几个至几万个）电子元件按一定的电路要求，将其 集中密封到一个整体内工作，简称IC。 其外形有单排、双排、四排、四方形、金属壳封装、等等。 特点：体积小、重量轻、耗电量小、性能稳定体积小、重量轻、耗电量小、性能稳定等特点。 内部电路与结构： 芯片制作芯片制作 邦定邦定封装封装 完成完成 常用的集成电路： 集成稳压电路：7805 7806 7812 7905 7906 7912 集成稳压模块：常用于电视机的开关稳压电路。 集成运算电路

10、： 常用的简易电路介绍常用的简易电路介绍R1R2RR1R2+RR1R21R11R2+R=(R1R2)(R1R2） 电容串并联应用电路电容串并联应用电路C2C1C1C11C2+C1C2+ 二极管整流电路二极管整流电路 +-+- 滤波电路滤波电路 三极管放大电路三极管放大电路 振荡电路振荡电路电子元器件的检测电子元器件的检测电阻器/电位器： （万用表、电桥）电容： （万用表、电桥）电感： （万用表、电桥）二极管： （万用表）三极管： （万用表、专用设备）集成电路/IC： （IC测试仪、专用设备）保险丝/保险管： （万用表、电流表等）测量工具的使用方法：测量工具的使用方法：高压计高压计简单步骤：简单

11、步骤：确认治具完好确认治具完好,电源开关在电源开关在OFF档位档位;插上电源（插上电源（AC220V）;接好相关的连接线接好相关的连接线;预制需测量的电压预制需测量的电压;选择测量的时间选择测量的时间;鳄鱼夹夹到产品的一个接触鳄鱼夹夹到产品的一个接触脚上脚上(开关断开开关断开);用测试头用测试头 接触被测量端接触被测量端. 高阻仪高阻仪简单步骤：简单步骤：确认治具完好确认治具完好,电源开关在电源开关在OFF档位档位(如左图如左图);插上电源及连接好相关的连接线插上电源及连接好相关的连接线;短路调零与满度调零短路调零与满度调零;接上被测量的产品接上被测量的产品;打开相关的旋钮打开相关的旋钮,开始

12、测试开始测试(配合调整电压与配合调整电压与电阻档位电阻档位),计算最终阻值。计算最终阻值。 LCR电桥电桥简单步骤：简单步骤：确认治具完好确认治具完好,插上电源插上电源;接好相关的连接线接好相关的连接线;选择要测量的档位；选择要测量的档位；清零清零;插入被测试件插入被测试件,开始测试；开始测试；测试完成测试完成.镍电池概述镍电池概述镍电池属21世纪世界新能源领域的高新技术之一，在移动通讯、电动工具、电动玩具以及电动车等领域有着广泛应用的前景，是处于快速发展中的朝阳产业。 镍电池镍电池 集干电池、镍镉电池、镍氢电池的优点于一体集干电池、镍镉电池、镍氢电池的优点于一体高高电电压压大大电电流流绿绿色

13、色环环保保镍镍锌锌电电池池一次电池一次电池镍镉电池镍镉电池镍氢电池镍氢电池镍锌电池镍锌电池锂锂子子电电池池锂子电池锂子电池关于电池的一些基础知识：关于电池的一些基础知识： 1、什么叫化学电源？ 化学电源是化学能转变成电能，电能转变成化学能，两者互相转换的一种装置。这种装置称为化学电源（蓄电池）。 2、化学电源分为几类？ 化学电源大致分为四类： A、一次电池，如锌锰干电池、碱锰电池。 B、二次电池，如镍氢电池、镉镍电池、铁镍电池、铅酸蓄电池、锌银电池等。 C、锂电池。 D、燃料电池。3、什么叫一次电池？ 在连续或间断放电后，不能用再充电的方法使其恢复到初始状态，只供一次性使用的电池，如锌锰干电池

14、、碱锰电池。4、什么叫二次电池？ 二次电池称为蓄电池，可反复充电与放电循环的电池。充电时，电能转变为化学能贮存起业。放电时，化学能转变为电能释放出来。 5、什么叫燃料电池？ 燃料电池正、负极上的物质不是贮存在电池内部，而是由外部连续不断的注入电池内，并及时排除的这种电池称为燃料电池。如氢-肼燃料电池。 6、什么是电化学？ 电化学是化学的一个重要部份，是研究电与化学关系和化学能同电能相互转化过程的反应现象。如电解质、界面和电极过程等。 7、什么叫电极？ 在电化学中的电极是指与离子导体（如碱性蓄电池的电解液）相接触的电子导体。是电流通过电解质传输的媒介，又是电化学反应进行的场所。蓄电池的电极通常是

15、由活性物质和发泡镍、冲孔钢带、铜网、钢网等材料组成的正、负极。 8、什么叫电解液？ 电解液是一种能导电的液体，在蓄电池的正、负极之间起离子导电作用，因此，是产生蓄电池两极电位的媒介物质。一船用KOH (氢氧化钾)水溶液或NaOH(氢氧化钠)水溶液。 9、什么叫蓄电池内阻？ 电流通过蓄电池时所遇到的阻力。它包括蓄电池内部的正、负极、隔膜、电解液、极耳等，所具有的欧姆内阻和电化学反应过程中的极化内阻。蓄电池内阻不是一个固定值，随着充电或放电过程而变化，是蓄电池的一个主要参数。蓄电池的内阻愈小，则放电性能愈好。 10、化学电源与其它电源比较有什么优点？ 一般来说，与其它电源比较，化学电源的优点是：使

16、用简单，性能可靠、能量转换率高，适应环境广等。 11、在化学电源中，化学能转变成电能的必要条件是什么？ 化学电源是一种能量转换装置。在实现化学能转变的过程中，必须具备两个必要条件： A、必须使化学反应失去电子的过程（氧化过程）和得到电子的过程（还原过程），分别在两个区域进行。 B：活性物质在进行氧化或还原反应过程中，其电子传递必须通过外电路。 12、何谓蓄电池充电？ 将电路输入给蓄电池的电能转变为化学能贮存起来的过程，叫充电。充电时，蓄电池的正、负极分别与充电电器的正、负极对应连接。 1313、何谓、何谓蓄电池放电？ 蓄电池向外电路输出电能的过程叫放电。根据不同使用情况，蓄电池可用各种不同的放

17、电率放电，即高倍率放电、中倍率放电、低倍率放电。就放电深度来说，又分为深放和浅放电。一般放出额定容量的80%以上的放电过程是深放电；放出额定容量的25%以下的放电过程是浅放电。 镍镉电池、镍氢电池的主要特点：镍镉电池、镍氢电池的主要特点： 1、电压：、电压： 额定电压1.2V,实际以小电流放电时的工作电压在1.25-1.45V之间。不仅镍氢电池与镍镉电池之间可互换使用，而且与锌锰于电池之间也可互换使用。 电池的开路电压随电量多少和贮存时间长短而变化，最高可达到1.35V,若贮存时间过久,也可降到1.0-1.1之间. 放电终止电压,一般规定为1.0V,若放电电流非常大时,可以放到0.9V,甚至0

18、.6V;这些电压都是负荷电压,是带电流测量值.和通用干电池相比 在此类电池的放电电压很平稳,这对维持用电器具的稳定工作特别有利. 2、比能量：、比能量： 比能量即电池所贮存的能量与其重量的比值.单位Wh/Kg(瓦时/千克)表示,其数量越大,同样重量的电池贮存的能量越多,为完成一定能量输出任务所需要的重量就越轻如镍镉电池的能量比铅酸电池约高30%,镍氢电池又比镍镉电池约高30%. 3、循环寿命长、循环寿命长: 在60%充放电深度下一般镍氢电池和镉镍电池寿命最低可达到约500次循环，比普通的铅酸电池要长的多（铅酸电池一般为约100-150次循环）；镍镉电池的使用寿命最低可长达2-3年，甚至10年以

19、上。 4、可大电流充放电：可大电流充放电： 此类电池极板和隔膜都很薄，内阻很低，适合大电流放电，有很大的输出功率，这对于某此只要求短时间工作的设备讲，有很大的意义。特殊设计的动力电池（超高倍率型）可用10-30C以上的大电流放电，容量下降很少。 5、耐过充放电能力强，使用维护简单：、耐过充放电能力强，使用维护简单： 此类电池可承受较长时间和较大电流的过充电而不被损坏。与铅酸电池相比，其耐过充过放的能力好的多。因此，使用中的条件不很严格；当然，深度过放电和大电流过充电对电池的是有害的。6 6、易于做密封电池、易于做密封电池 此类电池在正常充电和贮存时不易出氢气，充电时生成氧气可通过内氧循环消除掉

20、，不致引起过高的压力。因此，可做成密封电池。镍镉电池是人造卫星上的主要电源。7 7、记忆效应、记忆效应 镍镉电池若一直以很低的放电深度充放循环，时间久了，放电容易超过原来常用的容量时，放电电压会出现突然下降的现象，这叫“记忆效应”。记忆效应产生的条件是浅放电循环；深度放电或循环次数不多时不出现记忆效应；镍氢电池一般不会出现记忆效应。 记忆效应的消除，用0。2C放电至1.0V或更低的电压，再用一次0.1C充放电，便可消除。 8 8、自放电大、自放电大 镍镉电池自放电大，镍氢电池相应的更大一些。在25贮存28天，镍镉电池容量损失大约25%，镍氢电池损失30%左右。但经充电后可完全恢复。 充电充电

21、蓄电池维护的主要工作是充电；充电好坏不仅关系到电池放出容量的高低，蓄电池维护的主要工作是充电；充电好坏不仅关系到电池放出容量的高低，还严重影响到电池的使用寿命。所以，一定要注意正确的充电方法及充电控制还严重影响到电池的使用寿命。所以，一定要注意正确的充电方法及充电控制方式。方式。常用的充电方式有以下几种：常用的充电方式有以下几种： 1 1. .标准充电标准充电: : 用用0.10.1C C的电流充的电流充14-1614-16小时小时. .这是最常用的充电方法这是最常用的充电方法, ,一般检验电池容量都一般检验电池容量都以此种充电为标准以此种充电为标准. . 2 2. .中速充电中速充电: :

22、用用0.20.2C C的电流充的电流充6-76-7小时小时, ,这种方法可在较短的时间内完成充电这种方法可在较短的时间内完成充电. .但不可充但不可充电太久电太久, ,充入的电量最多不可过充入的电量最多不可过140%140%的额定的容量的额定的容量, ,时间太长有引起电池漏液的时间太长有引起电池漏液的危险危险. . 3 3. .快速充电快速充电: : 一般用一般用0.5-10.5-1C C电流充电电流充电, ,在在70-15070-150分钟内充满分钟内充满. .这种充电速度快这种充电速度快, ,但但是由于充电末期负极复合氧的速度小于正极生成氧的速度是由于充电末期负极复合氧的速度小于正极生成氧

23、的速度, ,快速充电时快速充电时间必须用特殊的控制方法间必须用特殊的控制方法, ,以防止过充或漏液以防止过充或漏液. . A A、- - V V控制，用控制，用0.50.5C-1CC-1C充电时设置充电时设置- - V5-10mVV5-10mV。 B B、温度速度控制，一般取温度速度控制，一般取T/ T/ t0.6-0.8C/mint0.6-0.8C/min。 C C、充电最高温度控制；在电池组内加温度继电器，当达到设置的充电最高温度控制；在电池组内加温度继电器，当达到设置的充电温度时，自动停止充电，这种控制方法简单，但受环境温充影响充电温度时，自动停止充电，这种控制方法简单，但受环境温充影响

24、大。夏天时会充电不足，冬天太冷时有可能断不开。用温升速度控制大。夏天时会充电不足，冬天太冷时有可能断不开。用温升速度控制时，电池组内需加入温度敏感元件，如：用热敏电阻为温度指示器。时，电池组内需加入温度敏感元件，如：用热敏电阻为温度指示器。 4 4. .涓流充电涓流充电: : 用用1/30-1/201/30-1/20C C的小电流充电的小电流充电, ,这只是为了补充自放电的损失这只是为了补充自放电的损失, ,在电在电池充电后一直维持全充电的状态池充电后一直维持全充电的状态, ,用这么小的电流充电基本上不会增加用这么小的电流充电基本上不会增加容量容量; ;若希望对电池长期充电时若希望对电池长期充

25、电时, ,充电电流必须设定在充电电流必须设定在1/30-1/201/30-1/20C C的范的范围内围内; ;否则否则, ,对电池寿命有害对电池寿命有害. . 充电的环境条件：充电的环境条件： 温度对充电影响很大，温度最恰当的时候是温度对充电影响很大，温度最恰当的时候是10-3010-30，温度过高，氧析出，温度过高，氧析出过电位下降，充电效率降低。除高温电池以外，在超过过电位下降，充电效率降低。除高温电池以外，在超过45 45 的环境中很难把的环境中很难把电池充满电。最多只能充到电池充满电。最多只能充到50-60%50-60%的容量。而当温度很低时，充电效率高，的容量。而当温度很低时，充电效

26、率高，但负极复合氧的速度下降，容易形成高压，造成漏液，在但负极复合氧的速度下降，容易形成高压，造成漏液，在0-10 0-10 之间不可用之间不可用快速充电，快速充电，0 0 以下用标准充电也很困难。最佳充电温度：以下用标准充电也很困难。最佳充电温度：20205 5 充电设备：可以是任意的直流电源，也可以用脉冲充电，但电源工作电压充电设备：可以是任意的直流电源，也可以用脉冲充电，但电源工作电压不要太低，至少要高于不要太低，至少要高于1.71.7V V单体电池数量单体电池数量; ;电压太低有时会充电不足电压太低有时会充电不足. . 充电不宜用恒压充电，因为电池内阻很低。恒压充电的的初始电流很大充电

27、不宜用恒压充电，因为电池内阻很低。恒压充电的的初始电流很大, ,不但易损坏充电设备也对电池组有害不但易损坏充电设备也对电池组有害, ,若想用恒压充电若想用恒压充电, ,必须加入限流电阻必须加入限流电阻, ,并并电流限定在前面规定的范围之内电流限定在前面规定的范围之内. .不可并联充电：不可并联充电： 由于电池的电压，内阻不尽相同，并联充电时各电池的电流分布会很大，由于电池的电压，内阻不尽相同，并联充电时各电池的电流分布会很大，会造成某些电池地充而别一些电池充不足的问题；若必须并联充电时，各并会造成某些电池地充而别一些电池充不足的问题；若必须并联充电时，各并联电池间必须加限流电阻调节，将电流限制

28、在规定值内。联电池间必须加限流电阻调节，将电流限制在规定值内。 圆柱镍电池的基本结构圆柱镍电池的基本结构圆柱形绝缘层电池金属壳正极电荷集结处正极金属帽安全阀密封绝缘板绝缘橡胶环负极面隔膜纸隔离层正极电荷集结层镍氢电池主要材料镍氢电池主要材料-正极正极镍氢电池主要材料镍氢电池主要材料-负极负极镍氢电池主要材料镍氢电池主要材料-电液电液-隔膜隔膜-钢壳钢壳镍氢电池材料镍氢电池材料-盖帽、密封圈盖帽、密封圈镍氢电池材料镍氢电池材料镍电池主要性能镍电池主要性能常规性能： 容量 电压 内阻可靠性性能： 循环寿命 放电平台 自放电 贮存性能 高低温性能安全性能 过充 短路 过放 针刺 跌落 振动容量容量电

29、池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符号C或It表示。常用的单位为安培小时，简称安时（Ah）或毫安时（mAh）。电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。IEC容量测试方法放电：0.2C1.0V/cell充电：0.1C16hrs搁置：1-4hrs放电：0.2C1.0V/cell环境温度：205容量分类容量分类理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为Ah/kg（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电

30、时间的乘积，单位为 Ah或者mAh，其值小于理论容量。额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准，保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。电压电压 开路电压 电池在开路状态下两端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负极电极电势之差。 工作电压 工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压，见放电曲线。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。 电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电位的存在，电池的工作电压低于开路电压。 充电电压 充电电压指电池在充电时电池两端的电位差，见充电曲线。电池的基本特性电池的基本特性充电充电放电特性放电特性电

31、池标准电池标准GB:22084.2-2008IEC：61951-2003安全：UL2054，IEC62133ANSI:18.2M 美国国家协会标准RoHS欧盟指令2006/66/ECReach 马达,是电动机的俗称.其工作原理是根据电磁感应原理来进行工作的.载流导体在磁场中受到力的作用而运动。什么是马达工作原理 ： 当电流流经线圈（未绝缘部份导电）时，电流与磁场间的作用使线圈转动。 当转至绝缘部份电流不导通但是惯性使得线圈继续转动。 当绕一整圈后又导通了，如此循环。真正的马达则利用整流子改变电流方向。DC马达的基本工作原理和结构DC马达的主要结构定子定子转子转子主磁极主磁极：产生恒定的气隙磁通

32、，由铁心和励磁绕组构成：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成换向磁极换向磁极：改善换向。：改善换向。电刷装置电刷装置：与换向片配合：与换向片配合, ,完成直流与交流的互换完成直流与交流的互换机座和端盖机座和端盖：起支撑和固定作用。：起支撑和固定作用。电枢铁心电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。：主磁路的一部分，放置电枢绕组。电枢绕组电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。换向器换向器：与电刷装置配合：与电刷装置配合, ,完成直流与交流的互换完成直流与交流的互换转轴转轴轴承轴承DC马达工作原理 DC马达是将电能转变是将电能转变成机械能的旋转机械

33、。成机械能的旋转机械。 把电刷把电刷A A、B B接到直流电接到直流电源上，电刷源上，电刷A A接正极，电刷接正极，电刷B B接负极。此时电枢线圈中将接负极。此时电枢线圈中将有电流流过。有电流流过。 在磁场作用下，在磁场作用下，N N极性下导极性下导体体abab受力方向从右向左，受力方向从右向左，S S 极下极下导体导体cdcd受力方向从左向右。该电受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。转子逆时针方向旋转。 当电枢旋转到右图所示位置时当电枢旋转到右图所示位置时 原原N N极性

34、下导体极性下导体abab转到转到S S极极下，受力方向从左向右，原下，受力方向从左向右，原S S 极下导体极下导体cdcd转到转到N N极下，受力方极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。下继续逆时针方向旋转。 与直流发电机相同，实际的与直流发电机相同，实际的DC马达的电枢并非单一线圈，磁马达的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。极也并非一对。DC马达的工作原理示意图马达的工作原理示意图:DC马达的电枢反应 DCDC马达工作中，主磁极产生主磁极磁动

35、势，电枢电流产生电马达工作中，主磁极产生主磁极磁动势，电枢电流产生电枢磁动势。电枢磁动势对主极磁动势的影响称为枢磁动势。电枢磁动势对主极磁动势的影响称为 电枢反应电枢反应。 DC马达的空载磁场的空载磁场 右图为一台四极右图为一台四极DC马达空载时的磁场示意图马达空载时的磁场示意图。当励磁绕组的串联匝数当励磁绕组的串联匝数为为 ，流过电流，流过电流 ，每，每极的励磁磁动势为：极的励磁磁动势为：fNfIfffNIF 磁力线不进入电枢铁心，磁力线不进入电枢铁心，直接经过气隙、相邻磁极直接经过气隙、相邻磁极或定子铁轭形成闭合回路或定子铁轭形成闭合回路漏磁通漏磁通漏磁路漏磁路磁力线由磁力线由N N极出来

36、，经气隙、极出来，经气隙、电枢齿部、电枢铁心的铁轭、电枢齿部、电枢铁心的铁轭、电枢齿部、气隙进入电枢齿部、气隙进入S S极，再极，再经定子铁轭回到经定子铁轭回到N N极极主磁通主磁通主磁路主磁路 DCDC马达中，马达中，主磁通主磁通是主要的，它能在电枢绕组中感应电是主要的，它能在电枢绕组中感应电动势或产生电磁转矩，而动势或产生电磁转矩，而漏磁通漏磁通没有这个作用，它只是增加没有这个作用，它只是增加主磁极磁路的饱和程度。在数量上，主磁极磁路的饱和程度。在数量上，漏磁通漏磁通比比主磁通主磁通小得多，小得多，大约是主磁通的大约是主磁通的20%20%。 空载时，励磁磁动势主要消耗在气隙上。当忽略铁磁材

37、空载时，励磁磁动势主要消耗在气隙上。当忽略铁磁材料的磁阻时，主磁极下气隙磁通密度的分布就取决于气隙的料的磁阻时，主磁极下气隙磁通密度的分布就取决于气隙的大小和形状。大小和形状。 磁极中心及附近的气磁极中心及附近的气隙小且均匀，磁通密度较隙小且均匀，磁通密度较大且基本为常数，靠近极大且基本为常数，靠近极尖处，气隙逐渐变大，磁尖处，气隙逐渐变大，磁通密度减小；极尖以外，通密度减小；极尖以外，气隙明显增大，磁通密度气隙明显增大，磁通密度显著减少，在磁极之间的显著减少，在磁极之间的几何中性线处，气隙磁通几何中性线处，气隙磁通密度为零。密度为零。几何中性线几何中性线极靴极靴极身极身（a）气隙形状气隙形状

38、 空载时的气隙磁通密度为空载时的气隙磁通密度为一平顶波，如下图一平顶波，如下图(b) (b) 所示。所示。 空载时主磁极磁通的分空载时主磁极磁通的分布情况，如右图布情况，如右图(c) (c) 所示。所示。 为了感应电动势或产生电磁转为了感应电动势或产生电磁转矩，直流电机气隙中需要有一定量矩，直流电机气隙中需要有一定量的每极磁通的每极磁通 ，空载时，气隙磁，空载时，气隙磁通通 与空载磁动势与空载磁动势 或空载励磁或空载励磁电流电流 的关系，称为直流电机的空的关系，称为直流电机的空载磁化特性。如右图所示。载磁化特性。如右图所示。000fF0fI 为了经济、合理地利用材料，为了经济、合理地利用材料，

39、一般直流电机额定运行时，额定磁一般直流电机额定运行时，额定磁通通 设定在图中设定在图中 A A点点，即在磁化特，即在磁化特性曲线开始进入饱和区的位置。性曲线开始进入饱和区的位置。NfNI0fF0fIINfIA0N0DC马达带负载时的负载磁场负载时的负载磁场 DC马达带上负载后，电枢绕组马达带上负载后，电枢绕组中有电流，电枢电流产生的磁动势中有电流，电枢电流产生的磁动势称为称为电枢磁动势电枢磁动势。电枢磁动势的出。电枢磁动势的出现使马达的磁场发生变化。现使马达的磁场发生变化。 右图为一台电刷放在几何中性右图为一台电刷放在几何中性线的两极直流电机的电枢磁场分布线的两极直流电机的电枢磁场分布情况。情

40、况。 假设励磁电流为零，只有电枢电假设励磁电流为零，只有电枢电流。由图可见电枢磁动势产生的气隙流。由图可见电枢磁动势产生的气隙磁场在空间的分布情况，电枢磁动势磁场在空间的分布情况，电枢磁动势为为交轴磁动势交轴磁动势。 如果认为如果认为DCDC马达电枢上有马达电枢上有无穷多整距元件分布，则无穷多整距元件分布，则电枢电枢磁动势磁动势在气隙圆周方向空间分在气隙圆周方向空间分布呈布呈三角波三角波，如图中，如图中 所示。所示。axF 由于主磁极下气隙长度基由于主磁极下气隙长度基本不变，而两个主磁极之间，本不变，而两个主磁极之间，气隙长度增加得很快，致使电气隙长度增加得很快，致使电枢磁动势产生的气隙磁通密

41、度枢磁动势产生的气隙磁通密度为对称的为对称的马鞍型马鞍型，如图中，如图中 所示。所示。axBaxFDCDC马达马达的电枢反应的电枢反应 当励磁绕组中有励磁电流，马当励磁绕组中有励磁电流，马达带上负载后，气隙中的磁场是励达带上负载后，气隙中的磁场是励磁磁动势与电枢磁动势共同作用的磁磁动势与电枢磁动势共同作用的结果。电枢磁场对气隙磁场的影响结果。电枢磁场对气隙磁场的影响称为称为电枢反应电枢反应。电枢反应与电刷的。电枢反应与电刷的位置有关。位置有关。几何中性线：两相邻主磁极的轴线对称分布，此处B=0；物理中性线：B=0处的直线位置1 1、当电刷在几何中性线上时当电刷在几何中性线上时，将，将主磁场分布

42、和电枢磁场分布叠加，主磁场分布和电枢磁场分布叠加，可得到负载后马达的磁场分布情况，可得到负载后马达的磁场分布情况，如图（如图（a a）所示。）所示。由图可知，电刷在几何中性线时的电枢反应的特点：由图可知，电刷在几何中性线时的电枢反应的特点：使气隙磁场发生畸变 空载时电机的物理中性线与几何中性线重合。负载后由于空载时电机的物理中性线与几何中性线重合。负载后由于电枢反应的影响，每一个磁极下，一半磁场被增强，一半被削电枢反应的影响，每一个磁极下，一半磁场被增强，一半被削弱，物理中性线偏离几何中性线弱，物理中性线偏离几何中性线 角，磁通密度的曲线与空载角，磁通密度的曲线与空载时不同。时不同。 对主磁场

43、起去磁作用 磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，因此磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，因此每极量的磁通量与空载时相同。电机正常运行于磁化曲线的膝部，每极量的磁通量与空载时相同。电机正常运行于磁化曲线的膝部，主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁心磁阻增大，增主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁心磁阻增大，增加的磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少。即电刷在几何中加的磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少。即电刷在几何中性线时的电枢反应为性线时的电枢反应为交轴去磁性质交轴去磁性质。当电刷不在几何中性线上时当电刷不在几何中性线上时电刷从几何中性线偏移电刷从几何中性

44、线偏移 角，电枢磁动势轴线也随角，电枢磁动势轴线也随之移动之移动 角，如图角，如图(a)(b)(a)(b)所示。所示。adFaqF 电枢磁动势可以分电枢磁动势可以分解为两个垂直分量：交解为两个垂直分量：交轴电枢磁动势轴电枢磁动势 和直轴和直轴电枢磁动势电枢磁动势 。电刷顺转向偏移电刷顺转向偏移电刷逆转向偏移电刷逆转向偏移发电机发电机交轴和直轴去磁交轴和直轴去磁交轴和直轴助磁交轴和直轴助磁电动机电动机交轴和直轴助磁交轴和直轴助磁交轴和直轴去磁交轴和直轴去磁DC马达的电枢电动势和电磁转矩直流马达的电枢电动势 产生产生:电枢旋转时电枢旋转时, ,主磁场在电枢绕组中感应的电动势简称主磁场在电枢绕组中感

45、应的电动势简称为电枢电动势。为电枢电动势。大小大小: :60aepNE nC na)(电动势常数电动势常数为电机的结构常数为电机的结构常数其中其中apNCe60可见可见,直流马达的感应电动势与电机结构、气隙磁通及转速有关。直流马达的感应电动势与电机结构、气隙磁通及转速有关。性质性质: : 发电机发电机电源电势电源电势( (与电枢电流同方向与电枢电流同方向);); 电动机电动机反电势反电势( (与电枢电流反方向与电枢电流反方向).).直流马达的电磁转矩 产生产生:电枢绕组中有电枢电流流过时电枢绕组中有电枢电流流过时, ,在磁场内受电磁力的在磁场内受电磁力的作用作用, ,该力与电枢铁心半径之积称为

46、电磁转矩。该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。大小大小: :2emaTapNT IC Ia为电机的转矩常数，有为电机的转矩常数，有其中其中apNCT2eTCC9.55 可见，制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电可见，制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电流成正比流成正比性质性质: : 发电机发电机制动制动( (与转速方向相反与转速方向相反) )； 电动机电动机驱动驱动( (与转速方向相同与转速方向相同) )。直流马达的换向换向概述换向概述 直流马达的某一个元件经过电刷，从一条支路换到另一条直流马达的某一个元件经过电刷，从一条支路换到另一条支路时支路时, ,元件里的电流方向改变，即

47、元件里的电流方向改变，即换向换向。 为了分析方便假定换向片的宽度等于为了分析方便假定换向片的宽度等于电刷的宽度。电刷的宽度。 电刷与换向片电刷与换向片1 1接触时，元件接触时，元件1 1 中的中的电流方向如图所示，大小为电流方向如图所示，大小为 。aii 电枢移到电刷与换向片电枢移到电刷与换向片2 2接触时，元接触时，元件件1 1的被短路，电流被分流。的被短路，电流被分流。 电刷仅与换向片电刷仅与换向片2 2接触时，元件接触时，元件1 1 中中的电流方向如图所示，大小为的电流方向如图所示，大小为aii 元件从开始换向到换向终了所经历的时间，称为元件从开始换向到换向终了所经历的时间，称为换向周换

48、向周期期。换向周期通常只有千分之几秒。直流电机在运行中，电。换向周期通常只有千分之几秒。直流电机在运行中，电枢绕组每个元件在经过电刷时都要经历换向过程。枢绕组每个元件在经过电刷时都要经历换向过程。 换向问题很复杂，换向不良会在电刷与换向片之间产生换向问题很复杂，换向不良会在电刷与换向片之间产生火花。当火花大到一定程度，可能损坏电刷和换向器表面，火花。当火花大到一定程度，可能损坏电刷和换向器表面，使电机不能正常工作。使电机不能正常工作。 产生火花的原因很多，除了电磁原因外，还有机械的原产生火花的原因很多，除了电磁原因外，还有机械的原因。此外换向过程还伴随着电化学和电热学等现象。因。此外换向过程还

49、伴随着电化学和电热学等现象。换向的电磁理论换向的电磁理论换向元件中的电动势：换向元件中的电动势：自感电动势自感电动势 和互感电动势和互感电动势 ：换向元件（线圈）在换向过：换向元件（线圈）在换向过程中电流改变而产生的。程中电流改变而产生的。LeMe切割电动势切割电动势 ：在几何中性线处，由于电枢反应在存在，电：在几何中性线处，由于电枢反应在存在，电枢反应磁密不为零，在换向元件中感应切割电动势。枢反应磁密不为零，在换向元件中感应切割电动势。ae 根据楞次定律，自感电动势、互感电动势和切割电动势总根据楞次定律，自感电动势、互感电动势和切割电动势总是阻碍换向的。是阻碍换向的。换向电动势换向电动势 ：

50、在几何中性线处，换向元件在换向磁场中感应：在几何中性线处，换向元件在换向磁场中感应的电动势。的电动势。换向电动势是帮助换向的换向电动势是帮助换向的。ke换向元件中的合成电动势为：换向元件中的合成电动势为：kaMLeeeee换向元件中的电流：换向元件中的电流： 设两相邻的换向片与电刷的接触电阻分别是设两相邻的换向片与电刷的接触电阻分别是 和和 ，元件，元件自身的电阻为自身的电阻为 , ,流过的电流为流过的电流为 , ,元件与换向片间的连线电阻元件与换向片间的连线电阻为为 , ,元件在换向时的回路方程：元件在换向时的回路方程：1bR2bRRikR11kbkbRi(RR)i(RR)ie 忽略元件电阻

51、和元件与换向片间的连线电阻，并设电刷与忽略元件电阻和元件与换向片间的连线电阻，并设电刷与换向片的接触总电阻为换向片的接触总电阻为 ，则可推导出换向元件中的电流变，则可推导出换向元件中的电流变化规律为化规律为bR2kalkkkkbkeTtiiiiTTTR ()tTt直线换向0e当当 时换向元件电流随时间时换向元件电流随时间线性变化。线性变化。0e当当 时换向元件电流随时间不时换向元件电流随时间不是线性变化，出现电流延迟现象。是线性变化，出现电流延迟现象。延迟换向0e当当 时换向元件电流随时间再时换向元件电流随时间再是线性变化，出现电流超前现象。是线性变化，出现电流超前现象。超越换向ai直线换向直线换向aikTt0超越换向超越换向延迟换向