直流电机试题及答案

第七章 直流电机

一、填空（每空1分）

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. ★★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. ★一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流f I 不变，当加上一恒定转矩的负载后，发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法 。串入电阻后，电动机的输入功率1P 将 ，电枢电流a I ，转速n 将 ，电动机的效率η将 。

答：不行，不变，不变，下降，下降。

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：倍。

5. 并励直流电动机，当电源反接时，其中I a 的方向 ，转速方向 。 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. 一台串励直流电动机与一台并励直流电动机，都在满载下运行，它们的额定功率和额定电流都相等，若它们的负载转矩同样增加，则可知： 电动机转速下降得多，而 电动机的电流增加得多。

答：串励，并励。

8. ★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 a 增加时，转速n 将 ，转矩T e 将 。

答：下降，增加。

9. 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。

10. 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。

11. 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。

12. ★串励直流电动机在负载较小时，a 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 。

答：小，增加，增加，严重。

13. ★一台P 对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为a r ,电枢电流为a I ,可知此单迭

绕组有 条并联支路，其每条支路电阻为 ；若为单波绕组其每条支路电阻为 ，电枢电阻为 。

答：,2,2a pr p a a r p r p 22,2

14. 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。

15. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向 ，磁通方向 ，转速n 的方

向 。

答：反向，反向，不变。

16. 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。

17. 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。

18. 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。

19. 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。

20. ★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 ；若为电动机，

则直轴电枢反应是 。

答：去磁的，增磁的。

二、选择填空（每题1分）

1. ★★一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的电枢电流保

持不变，此时电动机转速 。

A ：降低，

B ：保持不变，

C ：升高。

答：C

2. ★一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30℅，而励磁电流及电枢电流不变，

则 。

A ：E a 下降30℅，

B ：T 下降30℅，

C ：E a 和T 都下降30℅，

D ：端电压下降30℅。

答：A

3. 一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是 。

Ａ：改变原动机的转向，

Ｂ：改变励磁绕组的接法，

Ｃ：既改变原动机的转向又改变励磁绕组的接法。

答：A

4. ★把直流发电机的转速升高２０℅，他励方式运行空载电压为01U ，并励方式空载电压为

02U ,则 。

Ａ：01U = 02U ，

Ｂ：01U < 02U ，

Ｃ：01U > 02U 。

答：B

5. ★一直流电动机拖动一台他励直流发电机，当电动机的外电压，励磁电流不变时，增加发

电机的负载，则电动机的电枢电流a I 和转速n 将 。

A ：a I 增大，n 降低，

B ：a I 减少，n 升高，

C ：a I 减少，n 降低。

答：A

6. ★一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U 降为N U ,忽略电枢反应和磁

路饱和的影响，此时电机的转速 ：

A ：不变，

B ：转速降低到原来转速的倍，

C ：转速下降，

D ：无法判定。

答：C

7. 在直流电机中，公式n C E e a Φ=Ф和a T I C T Φ=中Φ指的是 ：

A ：每极合成磁通 ，

B ：所有磁极的总磁通，

C ：主磁通每极磁通 ，

D ：以上都不是 。

答：A

8. ★直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则 保持不变

A ：输入功率 ，

B ：输出功率，

C ：电磁功率 ，

D ：电机的效率。

答：A

9. 起动直流电动机时，磁路回路应 电源。

A ；与电枢回路同时接入，

B ：比电枢回路先接入，

C ：比电枢回路后接入。

答：B

10. 一台并励直流电动机将单叠绕组改接为单波绕组，保持其支路电流不变，电磁转矩将 。

A ：变大，

B ：不变，

C ：变小。

答：C

11. ★一台串励直流电动机运行时励磁绕组突然断开，则

A ：电机转速升到危险的高速，

B ：保险丝熔断

C ：上面情况都不会发生。

答：C

12. ★直流电动机的电刷逆转向移动一个小角度，电枢反应性质为 。

A ：去磁与交磁

B ：增磁与交磁

C ：纯去磁

D ：纯增磁

答：A

13. ★一台他励直流发电机，额定电压为200伏，六极，额定支路电流为100安培，当电枢为

单叠绕组时，其额定功率为 ；当电枢为单波绕组时，其额定功率为 ； A ：20W B ：40KW C ：80KW D ：120KW

答：D ，B

14. y = y c = 为单叠绕组y = y c = 为单波绕组。

A ：Q U 1 CA ：增加

B ：减小

C ：基本不变

答：C ，B ，B ，B

15. ★一台他励直流发电机，额定电压220V ，6极，额定支路电流为100A ，当电枢为单叠绕组

时，其额定功率 ；当电枢绕组为单波绕组时，其额定功率为 。 A ：22KW B ：88KW

C ：132KW

D ：44KW

答：C ，D

16. 在直流电机中，右行单叠绕组的合成节距c y y == 。

A ：p Q u 2

B ：ε±p

Q u 2 C ：1 D ：2 答：C

17. ★直流发电机的电刷逆转向移动一个小角度，电枢反应性质为 。

A ：去磁与交磁

B ：增磁与交磁

C ：去磁

答：B

18. ★并励直流电动机在运行时励磁绕组断开了，电机将 。

A ：飞车

B ：停转

C ：可能飞车，也可能停转

答：C

19. 若并励直流发电机转速上升20％，则空载时发电机的端电压U 0将 。

A ：升高20％

B ：升高大于20％

C ：升高小于20％

D ：不变

答：B

20. 直流电动机的额定功率指 。

A,转轴上吸收的机械功率； B,转轴上输出的机械功率

C,电枢端口吸收的电功率 D,电枢端口输出的电功率。

答：B

21.欲使电动机能顺利起动达到额定转速，要求电磁转矩大于负载转矩。

A：平均； B：瞬时； C：额定

答：A

22.★负载转矩不变时，在直流电动机的励磁回路串入电阻，稳定后，电枢电流将，转速

将。

A,上升，下降 B,不变，上升 C,上升，上升

答：A

三、判断（每题1分）

1.★并励直流发电机转速上升倍，则空载时发电机端电压上升倍。（）

答：错

a=2p。（）2.直流电机的电枢绕组并联支路数等于极数即2

答：错

3.直流电机主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，因此这两个绕组中都存在着感应电势。

（）答：错

4.★他励直流电动机在固有特性上弱磁调速，只要负载不变，电动机转速升高。（）答：对

5.直流电机的电枢绕组至少有两条并联支路。（）答：对

6.电磁转矩和负载转矩的大小相等，则直流电机稳定运行。（）答：错

7.★他励直流电动机降低电源电压调速与减小磁通调速都可以做到无级调速。（）答：对

8.并励直流发电机稳态运行时短路电流很大。（）答：错

9.★直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电势。（）答：错

10.起动直流电动机时，励磁回路应与电枢回路同时接入电源。（）答：错

11.直流电动机的额定功率指转轴上吸收的机械功率。（）答：错

12.直流电机无电刷一样可以工作。（）答：错

13.直流电机的转子转向不可改变。（）答：错

14.同一台直流电机既可作发电机运行，由可作电动机运行。（）

答：对

15. 并励直流电电机不可轻载运行。 （ ） 答：错

四、简答（每题3分）

1. ★在直流电机中换向器-电刷的作用是什么？

答 在直流电机中，电枢电路是旋转的，经换向器-电刷作用转换成静止电路，即构成每条支路的元件在不停地变换，但每个支路内的元件数及其所在位置不变，因而支路电动势为直流，支路电流产生的磁动势在空间的位置不动。

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. ★何谓电机饱和现象？饱和程度高低对电机有何影响？

答 电机的磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的磁通密度达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增渐渐变慢，电机进入饱和状态，即电机磁化曲线开始变弯曲。电机的饱和程度用饱和系数来表示，饱和系数的大小与电机的额定工作点在磁化曲线可以分为三段，如图2-1所示，a 点以下为不饱和段，ab 段为饱和段，b 点以上为高饱和段。将电机额定工作点选在不饱和段有两个缺点：①材料利用不充分；②磁场容易受到励磁电流的干扰而不易稳定。额定工作点选在过饱和段，有三个缺点：①励磁功率大增；②磁场调节困难；③对电枢反应敏感。一般将额定工作点设计在ab 段的中间，即所谓的“膝点”附近，这样选择的好处有：①材料利用较充分；②可调性较好；③稳定性较好。

图2-1

4. 直流电机电枢绕组型式由什么决定？

答 直流电机绕组型式由绕组和合成节距y 决定。1±=y 为叠式绕组；()p K y /1μ=为波绕组，其中K 为换向器片数，p 为极对数。

5. ★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。

6. 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。

7. ★一台四极直流电动机，试分析下列情况下有无电磁转矩：

（1）有两个极的励磁绕组的极性接反，使主极变为N 、N 、S 、S ，如图2-2（a ）所示；

（2）主极极性和（1）相同，但将电刷B 、D 拿去，在电刷A 、C 两端加直流电压，如图2-2（b ）所示。

答 （1）在四极电机中，A 、C 电刷的极性相同，如同为正，则B 、D 电刷同为负极性。由于电刷是电枢绕组电流的分界线，在电刷C 、D 之间的N 极下的电枢导体电流的方向与电刷D 、A 之间的N 极下的电枢导体电流的方向是相反的，因此电刷C 、A 之间在N 极下电枢导体所产生的总的电磁转矩为零。同理，在电刷A 、C 之间在S 极下的电枢导体所产生的部电磁转矩亦为零，故此时无电磁转矩。

（2）此时对于电枢绕组的上层边而言，在电刷C 、A 之间，在N 极下的上层边的电流方向是相同，因此，其电磁转矩的方向是一致的；在电刷A 、C 之间，在S 极下的上层边的电磁转矩方向也是一致的，并与前者相同，故全部上层边所产生的电磁转矩为N 极下（或S 极下）上层边所产生的电磁转矩的两倍。但对电枢绕组的下层边而言，在电刷C 、A 之间，无论在N 极下的下层边或在S 极下的下层边均有两种不同的电流方向，而且导体数各占一半（假设原四极电机为整距绕组即τ=1y ），故每极下的下层边所产生的电磁转矩刚好抵消为零，如图2-2（b ）所示。实际上，这时相当于一个短了半个极矩的短距绕组的两极电机，其所产生的总电磁转矩，只有原来整距绕组四极电机电磁转矩的一半。

图2-2（a ） (b)

8.★一台六极直流电机原为单波绕组，如改制成单叠绕组，并保持元件数、每元件匝数、每

槽元件数不变，问该电机的额定容量是否改变？

答单波绕组的并联支路数等于2，单叠绕组的并联支路数等于电机极数。电枢绕组由单波改成单叠后，并联支路数由2条变成了6条，每条支路的串联元件数变为原来的1/3，支路电阻也变为原来的1/3。因此，额定电压变为原来的1/3，而额定电流则变为原来的3倍，故电机的容量保持不变。

9.★电枢反应的性质由什么决定？交轴电枢反应对每极磁通量有什么影响？直轴电枢反应的

性质由什么决定？

答电枢反应的性质由电刷位置决定，电刷在几何中性线上时电枢反应是交轴性质的，它主要改变气隙磁场的分布形状，磁路不饱和时每极磁通量不变，磁路饱和时则还一定的去磁作用，使每极磁通量减小。

电刷偏离几何中性线时将产生两种电枢反应：交轴电枢反应和直轴电枢反应。当电刷在发电机中顺着电枢旋转方向偏离、在电动机中逆转向偏离时，直轴电枢反应是去磁的，反之则是助磁的。

10.★在什么条件下电枢磁动势与磁场相互作用才产生电磁转矩？若电枢磁动势有交、直轴两

个分量，那么是哪个分量产生，哪个分量不产生？还是两个都产生？

答产生直轴电枢磁动势的电流沿电枢表面对称分布在几何中性线两侧，受到异极性磁场的作用，合成电磁力为零，即不产生电磁转矩，产生交轴电枢磁动势的电流对称分布在主极轴线两侧，产生电磁转矩是同一方向的。可见，只有交轴电枢磁动势才产生电磁转矩。

11.直流电机空载和负载运行时，气隙磁场各由什么磁动势建立？负载后电枢电动势应该用什

么磁通进行计算？

答空载时的气隙磁场由励磁磁动势建立，负载时气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。负载后电枢绕组的感应电动势应该用合成气隙磁场对应的主磁通进行计算。

12.一台直流电动机，磁路饱和。当电机负载后，电刷逆电枢旋转方向移动一个角度。试分析

在此种情况下电枢磁动势对气隙磁场的影响。

答电刷移动后，电刷不在几何中性线上，同时存在交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势。交轴电枢磁动势使气隙磁场发生畸变，因磁路饱和，还有去磁作用，使每极磁通减少。对电动机而言，电刷逆旋转方向移动后，直轴电磁磁动势方向相反，电枢反应起去磁作用，使每极磁

通减少。

13. 直流电机的感应电动势公式用机械角速度表示转速时，其结构常数和电磁转矩公式的结构

常数是统一的，试证明。

答 ΦΩ=ΦΩ=ΩΦ=Φ=Φ=T E C a

pN a pN n a pN n C E ππ22606060 14. 直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电枢电流或电枢电

压有怎样的关系？

答 直流电机励磁方式四种：①他励——励磁电流f I 由独立电源供给，与电枢电流a I 无关；②并励——励磁电流并在电枢两端，励磁电压f U 等于电枢电压U ；③串励——励磁绕组与电枢串联，a f I I =；④复励——既有并励绕组又有串励绕组，按两绕组磁动势方向的异同分成：积复励——串励与并励磁动势同向，差复励——串励与并励磁动势反向。

15. 直流电机空载和负载时有哪些损耗？各由什么原因引起？发生在哪里？其大小与什么有

关？在什么条件下可以认为是不变的？

答 电机空载运行时有机械损耗、铁耗和附加损耗。机械损耗由转子旋转时轴承摩擦、电刷摩擦以及通风引起，其大小与转速有关。铁耗是由转子旋转时主磁通在电枢铁心交变引起的，其大小与转速的β次方（1〈β〈2〉和铁心磁密的平方成正比。空载时的附加损耗包括转子旋转时电枢齿槽引起气隙磁通脉动，从而在铁心中产生脉振损耗，以及转子上的拉紧螺杆等结构件中的铁耗。以上三种损耗统称为空载损耗，其中附加损耗所占比例很小。在转速和主磁通不变的情况下，可以认为空载损耗不变。此外，在空载时还存在励磁功率，即励磁电路铜耗。

电机负载时除有机械损耗、铁耗、附加损耗和励磁损耗外，还存在电枢电路铜耗，它与电枢电流的平方成正比。在附加损耗中，除了空载时的两项外，还包括电枢反应使磁场畸变引起的额外电枢铁耗以及由换向电流产生的损耗。

16. ★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。

17. ★★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若电机没有剩磁，则应给电机充磁。

18. ★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。

19. ★在励磁电流不变的情况下，发电机负载时电枢绕组感应电动势与空载时电动势大小相同

吗？为什么？

答 负载时电动势比空载时小，由于负载时有电枢反应去磁作用，使每极磁通减小。

20. ★一台并励发电机，在额定转速下，将磁场调节电阻放在某位置时，电机能自励。后来原

动机转速降低了磁场调节电阻不变，电机不能自励，为什么？

答 对应于不同的转速有不同的空载曲线，因而临界电阻也不同。电机转速降低，临界电阻减小，当临界电阻小于励磁回路电阻时，电机便不能自励。

21. ★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。

22. ★★为什么并励直流发电机工作在空载特性的饱和部分比工作在直线部分时，其端电压更

加稳定？

答 在饱和区工作，当励磁电流变化时空载电动势的变化较小，因此端电压更加稳定。

23. ★一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机在额定转速下运行，当发电机的电枢电流

增加时，电动机电枢电流有何变化？分析原因。

答 直流电动机的电枢电流也增加。因为直流发电机电流增加时，则制动转矩即电磁转矩增大（磁通不变），要使电动机在额定转速下运行，则必须增大输入转矩即电动机的输出转矩，那么，电动机的电磁转矩增大，因此电枢电流也增大。

24. ★★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。

25. ★并励电动机和串励电动机的机械特性有何不同？为什么电车和电力机车都采用串励电动

机？

答 并励电动机的机械特性表达式

em em T E a E KT n T C C R C U n -=Φ-Φ=02

当忽略电枢反应时，磁通Φ为不随负载变化的常数，)(em T f n =是一条略下倾的直线，转速随负载增加而略有下降。如果电车和电力机车使用这种电动机，那么当电车载重或上坡时电机将过载较多。串励电动机的机械特性表达式为

a em R C T U C n 21

-= 其中，Φ

=C C C C T E 1

1，Φ=C C C E 12，a I C Φ=Φ。串励电动机的励磁电流等于电枢电流，磁路不饱和时a I ∝Φ，ΦC 为一常数，2a em I T ∝；磁路高度饱和时，Φ基本不变，ΦC 与a I 成反

比，而a em I T ∝。串励电动机的机械特性)(em T f n =是一条转速随em T 增加而迅速下降的曲线。当电车载重或上坡时，电动机的转速会自动下降，使得)(em nT 增加不多，因而电机输入功率增加不像并励电动机那样快，所以电车和电力机车通常采用串励电动机拖动。

26. ★一台正在运行的并励直流电动机，转速为1450r/min ，现将它停下来，用改变励磁绕组

的极性来改变转向后（其它均未变），当电枢电流的大小与正相同时，发现转速为1500r/min ，试问这可能是什么原因引起的？

答 从公式Φ

-=E a a C R I U n 可知，反转时U 、a I 、a R 均未变，E C 为常数，而n 上升了，因此Φ必定下降了。但是励磁电流未变（并励电动机励磁电压等于电枢电压未变），因此造成Φ下降的原因可能是由于电枢反应的去磁作用。由于电枢电流未变，因此无论是正转还是反转，交轴电枢反应的作用是一样的。由电枢反应的原理可知，对于电动机而言，电刷自几何中性线逆电枢旋转方向偏移时，直轴电枢磁动势起去磁作用，而电刷顺电枢旋转方向偏移时，则起助磁作用。因此，造成这一现象的原因可能是由于电刷不在几何中性线上，对于正转情况而言，电刷顺电枢旋转方向偏移了。

27. ★★一台直流并励电动机，在维修后作负载试验，发现电动机转速很高，电流超过正常值，

停机检修发现线路无误，电动机的励磁电流正常。试分析这故障的可能原因并说明理由。 答 如果直流电动机的电刷不在几何中性线上，则在负载运行时，除了具有交轴电枢磁动势之外，还存在直轴电枢磁动势。如果电刷位置是从几何中性线逆电机旋转方向移开的话，则直轴电枢磁动势是去磁的，即与主磁通的方向相反。而当气隙磁通削弱时，便会使转速Φ

-=E a a C I R U n 增高。同时在一定电磁转矩下，因为a T em I C T Φ=，电枢电流会增加。如果电动机具有起稳定作用的串励绕组，则可能是串励绕组反接，而不是电刷位置不对，或者两种原因兼有。

28. 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。

五、计算（每题5分，本章计算不作要求）

1. ★★一台并励直流电动机，138=N P kW ，230=N U V ，970=N n r/min ，电枢回路总电阻

Ω=05.0a R ，定子为6极，电枢采用单叠绕组。正常运行时有三对电刷，忽略电枢反应的影响，试分析计算该电机可能发出的最大功率。

答 去掉相邻的一对电刷后的电枢后的电枢绕组电路图如图2-3所示。正常运行时

图2-3

电枢电流 A U P I I N N N a 230

101383

?==≈ 支路电流 A a I i a a 6

6002==

A 100= 励磁电动势

A R I U E a a N )05.0600230(?+=+=A 260=

支路电阻 Ω=Ω?==3.005.066a a R r

去掉相邻的一对电刷后，支路数由原来的六条支路变成了四条支路，其中三条是原来的（图中2，3，4），另一条则是由原来的三条支路（图5，6，1）串联组成。当使前三条支路中的负

载电流各仍为100A 时，则后一条支路中的电流将为

A A r U E a N 33.333

..032302603=?-=- 电枢电流为

A A I a 3.333)33.331003('=+?=

输出功率

3.333230'?==a N I U P W =

由于各支路电流均未超过原来的支路电流额定值100A ，故电机的发热不会超过原来的数值。若使后一条支路中的负载电流达到100A ，则端电压U 将降为

V V U 170)9.0100260(=?-=

而前三条支路中的负载电流共为

A A 9003

/3.0170260=- 即每支路为300A ，为原来额定支路电流的三倍。无论从发热或是从换向来讲都是不允许的，故最大功率应为。

2. 设一台4kW 、220V ，效率%84=N η的两极直流电动机，电枢绕组为单叠绕组，槽数Z=18，

每槽每层元件边数u=4,元件匝数8=y N 。试求：

（1）电机的额定电流；

（2）电枢绕组数据：虚槽数i Z ，换向片数K ，绕组元件数S ，总导体数N 以及绕组各节距。 解 （1）额定电流

A A U P I N N N N 65.2184

.02201043=??==

η （2）虚槽数 72184=?==uZ Z i

元件数、换向片数

72===i Z K S

总导体数

根根115272822=??==S N N y

合成节距

1±==k y y

第一节距

1804

7221===

μμεp Z y i 第二节距 191718112--=-±=-=或y y y

3. ★★一台长复励直流发电机11=N P kW ，V U N 230=，min /1450r n N =，42=p ，换

向片数K=93，元件匝数3

1

3=y N ，单波绕组，电枢外径m D a 195.0=，额定励磁电流A I fN 956.0=，电机磁路有一定的饱和程度。

(1) 改善换向，电刷前移0

9机械角。试求直轴与交轴电枢反应磁势ad F 和aq F 。

（2）电刷顺电枢旋转方向移动时，ad F 和aq F 各起什么作用。

解 额定电流 A A U P I N N N 83.47230

10113

=?== 额定电枢电流

A A I I I fN N aN 79.48)956.083.47(=+=+=

支路电流

A A a I i aN a 40.242

79.482===

极距 m m p D a

153.04195

.02=?==ππτ

元件数

93==K S

总导体数

6203

139322=??==y SN N 电枢线负荷

m A m A D Ni A a a /24694/195

.04.24620=??==

ππ 电刷在电枢表面移过的距离 m m D b a 0153.0195.0360936000

0=??==ππβ

β (1) 交轴电枢反应

极极/1511/)0153.02

153.0(24694)2(A A b A F aq =-?=-=βτ 直轴电枢反应

极极/8.377/0153.024694A A Ab F ad =?==β

（2）电刷顺电枢旋转方向移动了β角，因为是发电机，故ad F 起去磁作用。aq F 使气隙 磁场发生畸变，因为磁路饱和，故aq F 还有去磁作用。

4. 一台直流发电机数据：62=p ，总导体数N=720，62=a ，运行角速度π40=Ωrad/s ，

每极磁通Φ=。试计算：

（1）发电机的感应电动势；

（2）当转速n=900r/min ，但磁通不变时的感应电动势；

（3）当磁通Φ=，n=900r/min 时的感应电动势。

解 （1）

133

60780360=??==

a pN C E 转速 πππ403030?=Ω=

n r/min 1200=r/min

感应电动势

V V n C E E 5.61112000392.013=??=Φ=

（2）当ΦE C 不变时，n E ∝。因此min /900r n =时的感应电动势为

V V E 6.4585.6111200

900=?= （3）当E C 和n 不变时，Φ∝E 。因此0435.0=ΦWb 时的感应电动势为

V V E 9.5086.4580392

.00435.0=?= 5. 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 2643.22371.03030=?=Φ=

ΦππE T C C

电磁转矩 m N m N I C T aN T e ?=??=Φ=2.8075.3562643.2

6. ★★一台直流电机，42=p ，S=120，每元件电阻为Ω2.0，当转速n=1000r/min 时，每

元件的平均电动势为10V 。问当电枢绕组分别为单叠和单波时，正负电刷端的电压U 和电枢绕组电阻a R 各是多少？

解 设直流电机电枢绕组的并联支路数2a ，则每条支路串联的元件数为S/2a ，每条支路的感应电动势等于支路串联的各元件感应电动势之和，而支路电阻亦等于支路串联的各元件电阻之和。由于各条支路是对称的，因此正负电刷间的感应电动势等于支路感应电动势，而电枢绕

组电阻则等于支路电阻除以并联支路数。空载时，正负电刷端的电压等于正负电刷间的感应电动势。

电枢绕组为单叠绕组时，422==p a ，每条支路串联的元件数为120/4=30。因此端电压U 和电枢绕组电阻a R 分别为

V V U 3003010=?=

Ω=Ω?=5.14

302.0a R 电枢绕组为单波绕组时，22=a ，每条支路串联的元件数为120/2=60，故有

V V U 6006010=?=

Ω=Ω?=62

602.0a R 7. ★一台二极发电机，空载时每极磁通为，每极励磁磁动势为3000A 。现设电枢圆周上共有

电流8400A ，并均匀分布，已知电枢外径为0.42m ，若电刷自几何中性线前移20?

机械角度。试求：

（1）每对极的交轴电枢磁动分为和直轴电枢磁动势各为多少？

（2）当略去交轴电枢反应的去磁作用和假定磁路不饱和时，试求每对极的净有磁动势及每极下的合成磁通。

解 （1）线负荷 m A m A D Ni A a a /6366/42

.08400=?==

ππ 极距 m m A p D a 660.0/242.02=?==

ππτ

电刷移动的弧长 m m D b a 0733.042.03602036000

0=??==ππβ

β 每极交轴电枢磁动势为

)2(βτ

b A F aq -=

极极/1634/)0733.02

66.0(

2.6366A A =-?= 每极直轴电枢磁动势为 极极/6.466/073

3.06366A A Ab F ad =?==β

每对极的交、直轴电枢磁动势分别为21634?A/对极=3268A/对极和?2A 对极=933.2A/对极。

（2）发电机电刷自几何中性线前移时，直轴电枢磁动势起去磁作用，故每极净有磁动势为

极极/2533/)6.4663000(A A F F F ad f ≈-=-=

每对极净有磁动势为2533?2A/对极=5066A/对极。

由于磁路不饱和，因此F ∝Φ，故合成磁通为

Wb Wb 253.03.03000

2533=?=Φ 8. 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 em 6.383105.124=?==

电磁转矩

m N m N I E P T aN N em em ?=?=Ω=2.24560

14502π 9. ★一台并励直流电动机，额定数据为：V U N 110=，A I N 28=，min /1500r n N =，电

枢回路总电阻 Ω=15.0a R ，励磁电路总电阻Ω=110f R 。若将该电动机用原动机拖动作为发电机并入电压为N U 的电网，并忽略电枢反应的影响，试问：

（1）若保持电压电流不变，此发电机转速为多少？向电网输出的电功率为多少？

（2）当此发电机向电网输出电功率为零时，转速为多少？

解 （1）电动机状态额定运行时

励磁电流

A A R U I f N fN 1110

110===

电枢电流 A A I I I fN N aN 27)128(=-=-=

感应电动势

a aN N N R I U E -=

V V 1

.114)15.027110(=?+= 由于额定电压不变，励磁电流不变，因此主磁通保持不变。故发电机运行时的转速为

min /1615min /1500106

1.114r r n E E n N N F F =?==

发电机运行时输出功率 W I I U P fN aF N )127(110)(2-?=-=

kW W 86.22860==

（2）发电机向电网输出功率为0，即此时输出电流为0，故发电机的电枢电流等于励磁电流

A I I fN aF 1'==

直流电机与交流电动机的区别

直流电机与交流电动机的区别 区别就是驱动电源的种类不同，交流电机是交流，直流电机是直流。 交流电机是定子所形成的旋转磁场在转子上感应出电势后产生的旋转动力。 转速一般是固定的转速。但由于其结构简单，供电电源方便，所以大量使用于工业企业中。小到家用冰箱洗衣机吸尘器，大到机床，等等，都使用交流电机。 直流电机的定子是一个固定磁场，直流电通过转子的电刷在其周围形成变化的磁场，从而在定子内转动。 由于交流比较容易获得，比较容易输送，所以目前我们所使用的电动机械大部分都是交流电机驱动的，交流电机应用更广泛一些。 直流电机是磁场不动，导体在磁场中运动；交流电机是磁场旋转运动，而导体不动. 直流电动机分为定子绕组和转子绕组.定子绕组产生磁场.当通直流电时.定子绕组产生固定 极性的磁场.转子通直流电在磁场中受力.于是转子在磁场中受力就旋转起来.直流电机构造 复杂.造价高. 交流电动机分定子绕组和转子导体.转子导体形状像鼠笼，导体与导体之间用硅钢片.有的交流电动机转子也有绕组. 三相异步电动机的旋转原理 三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，三相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，定子绕组产生旋转磁场后，转子导体（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速低于旋转磁场的转速不同步。为此我们称三相电动机为异步电动机。 直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外，使用场合也受到限制。 交流电机没有碳刷及整流子，免维护、坚固、应用广，但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到。交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。异步电动机按照定子相数的不同分为单相异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等。

直流电机与交流电机的区别

直流电机与交流电机的区别 电动机的作用是将电能转换为机械能。电动机分为交流电动机和直流电动机两大类。 (一) 交流电动机及其控制 交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。 1. 三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机的构造也分为两部分：定子与转子。 （1）定子： 定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。 （2）转子： 转子是重点掌握的部分，转子有两种，鼠笼式与绕线式。掌握他们各自的特点与区别。鼠笼式用于中小功率（100K以下）的电动机，他的结构简单，工作可靠，使用维护方便。绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为之间。 掌握定子绕组的接线方法。 2. 三相异步电动机的工作原理 掌握公式n1=60f/P、S=(n1-n)/n1、n=(1-S)60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式，进行计算。同时记住：通常电动机在额定负载下的转差率SN约为。书上的例题要重点掌握。 3. 三相异步电动机铭牌上的数据 （1）型号：掌握书上的例子。 （2）额定值：一般了解，掌握额定频率和额定转速，我国的频率为50赫兹。（3）连接方法：有Y型和角型。 （4）绝缘等级和温升：掌握允许温升的定义。 （5）工作方式：一般了解。 4. 三相异步电动机的机械特性 掌握额定转矩、最大转矩与启动转矩的关系。书上的公式要掌握并能灵活运用进行计算。同时记住以下内容： （1）在等速转动时，电动机的转矩必须和阻转矩相平衡。 （2）当负载转矩增大时，最初瞬间电动机的转矩T（3）一般三相异步电动机的过载系数是. （4）电动机刚启动时n=0,s=1.

直流电机原理与控制方法

专业资料 电机简要学习手册 2015-2-3

一、直流电机原理与控制方法 1直流电机简介 直流电机（DM）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能 （直流发电机）的旋转电机。 它是能实现直流电能和机械 能互相转换的电机。当它作电 动机运行时是直流电动机，将 电能转换为机械能；作发电机 运行时是直流发电机，将机械 能转换为电能。 直流电机由转子（电枢）、定子（励磁绕组或者永磁体）、换向器、电刷等部分构成，以其良好的调速性能以至于在矢量控制出现以前基本占据了电机控制领域的整座江山。但随着交流电机控制技术的发展，直流电机的弊端也逐渐显现，在很多领域都逐渐被交流电机所取代。但如今直流电机仍然占据着不可忽视的地位，广泛用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械，龙门刨床等等，所以对直流电机的了解和研究仍然意义重大。 2 直流电动机基本结构与工作原理 2.1 直流电机结构

如下图，是直流电机结构图，电枢绕组通过换向器流过直流电流与定子绕组磁场发生作用，产生转矩。定子按照励磁可分为直励，他励，复励。电枢产生的磁场会叠加在定子磁场上使得气隙主磁通产生一个偏角，称为电枢反应，通常加补偿绕组使磁通畸变得以修正。 2.2 直流电机工作原理 如图所示给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和 cd收到电磁力的作用， 其方向可由左手定则判 定，两段导体受到的力 形成了一个转矩，使得 转子逆时针转动。如果 转子转到如上图（b）所 示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。 此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定

直流电动机与交流电动机的比较

直流电动机与交流电动机的比较 【摘要】本文着重介绍了直流电机与交流电机的不同点，旨在提高工程中对电机的识别和选择的能力，提高实践教学中教师的理论水平。 【关键词】绕组；电磁转矩；直线 电机是一种将电能与机械能进行相互转换的电磁装备，在自动控制系统中，它作为一种将电压信号或电流信号转变为转轴的角速度或角位移输出的执行元件，应用日益广泛。 根据电源性质的不同，电机分为直流电动机和交流电动机，两者的工作原理及力矩产生的方式基本相同，其输出功率一般为0.1～10kW。两者都具有调速范围宽、机械特性和调节特性好、无自转现象、动态响应快等特点。但两者比较起来除了各自的应用场合不同外，还有以下四个方面的不同。 一、结构 要实现能量转换，电路和磁场之间必须有相对运动，所以旋转电机就要具备静止的定子和转动的转子两大部分。 直流电机的定子由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成。其中主磁极的铁心通常由硅钢片冲制叠压而成，特别是永久式直流伺服电机的定子上安装由永久磁钢制成的磁极，经充磁后产生气隙磁场。直流伺服电机的转子由电枢铁芯和电枢绕组、换向器等组成。 交流电机的定子由定子铁芯、定子绕组和机座组成，定子铁芯中安放着两种绕组，一相作为励磁绕组，另一相作为控制绕组[1]。转子由转子铁芯、转子绕组和转轴组成，其中笼形转子用高电阻率的导电材料（如黄铜等）制造。这是因为转子电阻越大，Sm减小，转速可调范围D就越大。 二、控制方法 对于直流电机，有电机学公式[2]， 电枢电流和电磁转矩的关系为 两式结合得： 由此可知，在电磁转矩不变的情况下，改变电枢电压或励磁磁通，都可以改变电机的转速。通过改变电枢电压来控制电机转速的方法称为电枢控制；通过调节磁通来控制转速的方法称为磁极控制。 对于交流电机，控制包括启动、制动和调速等，这里只分析调速。 电机学中， 可知，异步电动机有下列三种基本调速方法： 1.改变定子极对数p调速。 2.改变电源频率f调速。 3.改变转差率s调速。 特别的是在伺服电机如单相异步电机，可以改变励磁绕组和控制绕组的电压幅值和两者之间的相位来可以改变电机的磁场的大小、方向和形状，这样也可以达到控制电机的效果。 三、静态特性 电机的静态特性（static characteristics）包括机械特性[3]和调节特性。提前说明的是这里所做的分析都是假设磁路趋于饱和（非饱和），电刷位于几何中心线，气隙磁通恒定的条件下进行的。

直流电动机分类

直流电动机分类 直流电动机按结构及工作原理可划分：（1）无刷直流电动机和（2）有刷直流电动机。 （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）有刷直流电动机可划分：（2、1）永磁直流电动机和（2、2）电磁直流电动机。 （2、1）永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 （2、1、1）稀土永磁直流电动机：体积小且性能更好，但价格昂贵，主要用于航天、计算机、井下仪器等。

（2、1、2）铁氧体永磁直流电动机：由铁氧体材料制成的磁极体,廉价，且性能良好，广泛用于家用电器、汽车、玩具、电动工具等领域。 （2、1、3）铝镍钴永磁直流电动机：需要消耗大量的贵重金属、价格较高，但对高温的适应性好，用于环境温度较高或对电动机的温度稳定性要求较高的场合。 （2、2）电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。 （2、2、1）串励直流电动机：电流串联，分流，励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。 （2、2、2）并励直流电动机：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。 （2、2、3）他励直流电动机：励磁绕组与电枢没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。

直流(DC)与交流(AC)伺服电机及驱动

目录 直流(DC与交流(AC伺服电机及驱动 (1 1.直流(DC伺服电机及其驱动 (1 (1直流伺服电机的特性及选用 (1 (2直流伺服电机与驱动 (2 (3PWM直流调速驱动系统原理 (3 2.交流(AC伺服电机及其驱动 (4 直流(DC与交流(AC伺服电机及驱动 1.直流(DC伺服电机及其驱动 (1直流伺服电机的特性及选用 直流伺服电机通过电刷和换向器产生的整流作用,使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交,从而产生转矩。其电枢大多为永久磁铁。 直流伺服电机具有较高的响应速度、精度和频率,优良的控制特性等优点。但由于使用电刷和换向器,故寿命较低,需要定期维修。 20世纪60年代研制出了小惯量直流伺服电机,其电枢无槽,绕组直接粘接固定在电枢铁心上,因而转动惯量小、反应灵敏、动态特性好,适用于高速且负载惯量较小的场合,否则需根据其具体的惯量比设置精密齿轮副才能与负载惯量匹配,增加了成本。 直流印刷电枢电动机是一种盘形伺服电机,电枢由导电板的切口成形,导体的线圈端部起换向器作用,这种空心式高性能伺服电机大多用于工业机器人、小型NC 机床及线切割机床上。

宽调速直流伺服电机的结构特点是励磁便于调整,易于安排补偿绕组和换向极,电动机的换向性能得到改善,成本低,可以在较宽的速度范围内得到恒转速特性。永久磁铁的宽调速直流伺服电机的结构如下图所示。有不带制动器a和带制动器b两种结构。 电动机定子(磁钢1采用矫顽力高、不易去磁的永磁材料(如铁氧体永久磁铁、转子(电枢2直径大并且有槽,因而热容量大,结构上又采用了通常凸极式和隐极式永磁电动机磁路的组合,提高了电动机气隙磁通密度。同时,在电动机尾部装有高精密低纹波的测速发电机,并可加装光电编码器或旋转变压器及制动器,为速度环提供了较高的增量,能获得优良的低速刚度和动态性能。 日本发那科(FANUC公司生产的用于工业机器人、CNC机床、加工中心(MC 的L系列(低惯量系列、M系列(中惯量系列和H系列(大惯量系列直流伺服电机。其中L系列适合于频繁启动、制动场合应用,M系列是在H系列的基础上发展起来的,其惯量较H系列小,适合于晶体管脉宽调制(PWM驱动,因而提高了整个伺服系统的频率响应。而H系列是大惯量控制用电动机,它有较大的输出功率,采用六相全波

直流无刷电机与永磁同步电机区别

通常说的交流永磁同步伺服电机具有定子三相分布绕组和永磁转子，在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦，外加的定子电压和电流也应为正弦波，一般靠交流变压变频器提供。永磁同步电机控制系统常采用自控式，也需要位置反馈信息，可以采用矢量控制（磁场定向控制）或直接转矩控制的先进控制方式。 两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致的设计理念不同。最后明确一个概念，无刷直流电机的所谓“直流变频”实质上是通过逆变器进行的交流变频，从电机理论上讲，无刷直流电机与交流永磁同步伺服电机相似，应该归类为交流永磁同步伺服电机；但习惯上被归类为直流电机，因为从其控制和驱动电源以及控制对象的角度看，称之为“无刷直流电机”也算是合适的。 无刷直流电机通常情况下转子磁极采用瓦型磁钢，经过磁路设计，可以获得梯形波的气隙磁密，定子绕组多采用集中整距绕组，因此感应反电动势也是梯形波的。无刷直流电机的控制需要位置信息反馈，必须有位置传感器或是采用无位置传感器估计技术，构成自控式的调速系统。控制时各相电流也尽量控制成方波， 逆变器输出电压按照有刷直流电机PWM的方法进行控制即可。 本质上，无刷直流电动机也是一种永磁同步电动机，调速实际也属于变压变频调速范畴。通常说的永磁同步电动机具有定子三相分布绕组和永磁转子，在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦，外加的定子电压和电流也应为正弦波，一般靠交流变压变频器提供。永磁同步电机控制系统常采用自控式，也需要位置反馈信息，可以采用矢量控制（磁场定向控制）或直接转矩控制的先进控制 策略。 两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致的设计理念不同。 最后纠正一个概念，“直流变频”实际上是交流变频，只不过控制对象通常称之为“无刷直流电机”。 仅对电机结构而言，二者确实相差不大，个人认为二者的区别主要在于： 1 概念上的区别。无刷直流电机指的是一个系统，准确地说应该叫“无刷直流电机系统”，它强调的是电机和控制器的一体化设计，是一个整体，相互的依存度非常高，电机和控制器不能独立地存在并独立工作，考核的也是他们整体的技术性能。而交流永磁同步电机指的是一台电机，强调的是电机本身就是一台独立的设备，它可以离开控制器或变频器而独立地存在独立地工作。 2 从设计和性能角度上看，“无刷直流电机系统”设计时主要考虑将普通的机械换向变为电子换向后如何还能保持机械换向电机的优点，考核的重点也是系统的直流电机特性，如调速特性等；而交流永磁同步电机设计主要着重电机本身的性能，特别是交流电机的性能，如电压的波形、电机的功率因数、效率功角特性等。 3 从反电势波形看，无刷直流电机多为方波，而交流永磁同步电机反电势波形多为正弦波。 4 从控制角度看无刷直流电机系统基本不用什么算法，只是依据转子位置考虑给那个绕组通电流即可，而交流永磁同步电机如果需要变频调速则需要一定的算法，需要考虑电枢电流的无功和有功等。 5 关于“那么三相无刷直流电机能不能使用三相正弦交流电呢如果可以，霍耳器件是否可以不用了” 从原理上讲，三相无刷直流电机使用三相正弦交流电是可以运行的，只不过是运行性能可能很差，如果三相无刷直流电机的反电势波形为方波，则使用三相正弦交流电时会产生很大的谐波损耗，温升很高。是否需要霍耳器件与使用什么电源（三相正弦交流电或方波脉冲电源）无关，而与电机的控制算法、控制策略及控制方式等因素有关，如果是用无位置传感

交流 直流电机的选择比较

1 电机类型选择 1.1 电机类型 他励电机 激励直流电机串励电机 直流电机复励电机复励电机 永磁直流电机（小功率） 鼠笼型电机 异步电机 交流电机绕线型电机 普通同步电机 同步电机无换向器电机 磁阻电机 1.2 交流电机与直流电机的比较： 交流电机结构简单，价格便宜，维护方便，但起动及调速特性不如直流电机。因此当生产机械起动、制动及调速无特殊要求时，应采用交流电机。但近年来，随着电力电子技术的发展，交流调速装置性能与成本已能和直流调速装置竞争，越来越多的直流调速领域被交流调速所占领。 不需调速的机械，包括连续工作制、短时工作制和重复短时工作制机械，应采用交流电机。在某些操作特别频繁、交流电机在发热和起动特性上不能满足工艺要求时，如可逆轧机前后工作辊道、机架辊等，才考虑直流电机。（GD2——飞轮转矩） a）直流电机受换向器限制，按目前制造水平，其最大转速与功率成绩～106kW·r/min。当接近或超过该值时，需采用交流电机。 b）同转速下，交流电机GD2比直流电机小。电机转速越高，交流、

直流电机GD2之差越大。 c）直流电机GD2大和功率受限。因此许多大型连轧机组轧机主传动采用双电枢、三电枢直流电机传动，但造价高、占地面积大。随着交流调速技术发展，多电枢方案已不可取，应考虑采用单台交流电机。如高速线材精轧机组主传动，采用单台交流电机方案。 d）直流电机效率低、耗能大，散热条件差，需要冷却通风功率大。交流同步电机的效率高，通风功率小，比直流电机节能、节水。交流异步电机功率因数低，效率与直流电机差不多。 e）在环境恶劣场合应采用无换向器、无火花、密闭的交流电机。 f）交流、直流电机调速性能差不多。交流电机本身维护工作量较小，其调速系统要求有较高的调整和维护水平。 2 电机电压选择 工业企业供电电压一般为10kV、6kV、380V。 电机额定电压和容量范围见下表。

直流电机与交流电机的对比

（一）直流电机驱动方式 直流驱动作为一种比较便宜的驱动方式很早以前就已居电动设备上广泛应用。然而，直流系统本身在性能、维修等方面存在一些固有的缺陷。 20世纪90年代前的电动车辆几乎是直流电机驱动的。直流电机本身效率低，体积和质量大，换向器和碳刷限制了它转速的提高，最高转速为6000－8000r/min。其工作原理是：直流电流经碳刷输送到换向器，并传到转子。 这各方式有两个明显的缺陷：第一，所有的电枢电流必湏经由碳刷来输送，电机的性能取决于碳刷的物理尺寸及磨损情况，而且这也会限制电机制动性能的发挥。另外，碳刷容易损坏，必湏定期（半年至一年）更换，否则会极大地影响电机寿命。考虑到这一点，直流电机上往往配臵侦测碳刷磨损并发出警告的装臵。第二，直流电动机的热量主要产生在电动机的内部部件，因此大多数直流电机都会同时配备一个风扇用于散热。以上装臵无疑增加了电机的成本。 因此，选购电机叉车时，选购直流驱动方式的电动机车主要是考虑了叉车的价格因素，考虑了直流驱动是一种比较便宜的驱动方式，同时直流驱动应用较早，技术也比较成熟。但如上所述，直流电机也具有很多缺点，这是企业在采购电动叉车时必湏考虑的技术因素。 （二）交流电机驱动方式比较分析 以交流电机为核心的交流驱动系统因其生产效率高、维护成本低被业内专家誉为21世纪电动叉车的革命性技术。全球叉车巨头竞相推出性能更佳的交流驱动电动叉车，以丰富自己的产品，满足用户需求，赢得市场份额。国内领先的叉车企业也开始致力于交流技术应用方面的研发，将新型交流驱动电动叉车作为参与国内乃至全球市场竞争的制胜砝码。 感应电机交流驱动系统是20世纪90年代民展起来的新技术。其原理是将三相交流电输送给固定的定子绕组，产生旋转的磁场感应闭合的转子绕组产生电流，转子在电磁力的作用下顺着旋转磁场的转动方向旋转。电机控制器采用矢量控制的变频调速方式。交流电动机最为突出的优势是没有碳刷，也没有直流电动机通常对最大电流方面的限制，这意味着电动机在实际使用中可以得到更多的能量及更大的制动扭力，于是可以更快的速度运转。其次，交流电动机的热量主要发生在电动机外壳部分的定子线圈，便于冷却与散热。因此，交流电动机比直流电动机所需元件数量大大减少，没有需要定期更换的易损件，几乎不用维护，更高效，更坚固耐用。近年来，随着交流感应电机变频技术的进步，以及大功率半导体器件和微处理器速度的大幅度提高，感应电机交流驱动系统与直流电机驱动系统相比，具有效率高、体积小、质量小，结构简单、免维修、易于冷却和寿命长等优点。该系统调速范围宽，而且能实现低速恒转矩、高速恒功率运转，很好地满足了电动车辆实际行驶所需的转速特性。 可以说，正是半导体技术突飞猛进催生了交流电机的技术革命，使交流电机的控制能力大大增强：而且，随着电子元件价格不断下跌，交流电机控制器硬件部分的成本得以降低，从而为交流驱动系统的大规模推广应用奠定了基础，创造了条件。 由此可见，选购电动叉车时，选择采用交流驱动系统的叉车具有明显优势。 三、选购交流驱动系统的叉车需要考虑的因素

常用电动机类型及特点

电动机类型及特点 一、同步电机与异步电机区别：（均属交流电机） 结构：同步电机和异步电机的定子绕组是相同的，主要区别在于转子的结构。同步电机的转子上有直流励磁绕组，所以需要外加励磁电源，通过滑环引入电流；而异步电机的转子是短路的绕组，靠电磁感应产生电流（又称感应电机）。相比之下，同步电机较复杂，造价高。 应用：同步电机大多用在大型发电机的场合。而异步电机则几乎全用在电动机场合。同步电机效率较异步电机稍高，在2000KW以上的电动机选型时，一般要考虑是否选用同步电机。 二、单相异步电动机与三相异步电动机： 单项电动机：当单相正弦电流通过定子绕组时，电机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。通常根据电动机的起动和运行方式的特点，将单相异步电动机分为单相电阻起动异步电动机、单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机、单相电容起动和运转异步电动机、

单相罩极式异步电动机五种。 区别：三相异步电动机采用380V三相供电，单相电机是用220V的电源，而且都是小功率的，最大只有2.2KW 。相比于同转速同功率的三相电机，单项电机的效率低、功率因数低、运行平稳性差、且体积大，成本高，但由于单相电源方便，且调速方便，因此广泛用于电动工具、医疗器械、家用电器等。 三、无刷直流电机 1、无刷直流电机： 无刷直流电机是永磁式同步电机的一种，而并不是真正的直流电机。无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，性能上相较一般的传统直流电机有很大优势，是当今最理想的调速电机。直流无刷电机由电动机主体和驱动器组成，在电动机内装有位置传感器检测电动机转子的极性，驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。 特点： ●全面替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速； ●具有传统直流电机的所有优点，同时又取消了碳刷、滑环结构； ●可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载； ●体积小、重量轻、出力大； ●转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；

直流电动机的基本原理：

一、直流电动机的基本原理： 下面电机原理部分的内容主要摘自谢明琛教授编著的《电机学》： 图示为一个最简单的直流电机模型，定子上有固定的永久磁铁做磁极，转子为圆柱型的铁芯，上面嵌有线圈（图中导体ab和cd连成一个线圈），线圈的首末端分别连接在两片彼此绝缘的圆弧型换向片上，换向片固定在转轴上，换向片构成的整体称为换向器，整个转动部分成为电枢，为了把电枢和外电路接通，在换向片上放置了两件空间位置固定的电刷A和B，当电枢转动时，电刷A只能与转到上面的换向片接触，电刷B只能与转到下面的换向片接触。 当这个原理样机作为直流发电机运行时，用原动机拖动电枢，使之以恒速n沿逆时针方向旋转，若导体的有效长度为l ,线速度为v,导体所在位置的磁通密度为 ，则在每根导体中感应出电势为 = v l e.. B δ

导体感应电势的方向用右手定则确定，在图示的瞬间，ab导体处在N极下，其电动势的方向由b—a，而导体cd处·在S极下，其电动势方向由d—c,整个线圈的电动势为2e，方向由d—a,如果线圈转过180度，则ab导体和cd导体的电动势方向均发生改变，故线圈电动势为交变电动势。 但通过测量，我们却发现在电刷A/B间的电动势却是单向的，这是为什么呢？这是因为电刷A只与N极下的导体接触，当ab导体在N极下时，电动势方向为b—a—A，电刷A的极性为+，在另一个时刻，导体cd转到N极下时，电动势的方向为c—d—A,电刷A的极性仍为+，可见电刷A的极性永远为+，同理，电刷B的极性就永远为-，故电刷A/B间的电动势为直流电动势。 若把上述电机模型用做电动机运行，在电刷A/B间施加直流电压，使电流从正极电刷A流入，通过线圈abcd，经负极电刷B流出，由于电流始终从N极下的导体流入，S极下的导体流出，根据电磁力定律可知，上下两根导体受到的电磁力方向始终为逆时针方向，它们产生的电磁力矩的方向也始终是逆时针方向，使电机按逆时针方向旋转，从上面的分析可以看出，在直流电机的绕组里，电枢线圈里的电流方向是交变的，但产生的电磁转距的方向却是单向的，这也是由于有换向器的原因。 以上是直流电机运行的基本原理，而对直流电机的基本结构，相信大家已经非常熟悉，我就不再浪费大家的时间，下面，就首先从电动机的额定参数的定义开始给大家开始介绍电机的运行方程及特点。

直流电动机设计方案

直流电动机设计方案 第1章前沿 1.1 课题研究的背景及意义 直流电动机以其良好的起动、制动性能，较宽范围内平滑调速的优点，在许多调速要求较高、要求快速正反向、以蓄电池为电源的电力拖动领域中得到了广泛的应用。近年来，虽然高性能交流调速技术得到了很快的发展，在某些领域交流调速系统已逐步取代直流调速系统。然而直流调速系统系统不仅在理论上和实践上都比较成熟，目前还在应用，比如轧钢机、电气机车等都还有用直流电机；而且从控制规律的角度来看，交流拖动控制系统的控制方式是建立在直流拖动控制系统的基础之上的，从某种意义上说有相似的地方。因此，掌握和了解直流拖动控制系统的控制规律和方法是非常必要的。 从生产机械的要求的角度看，电力拖动控制系统分为调速系统、伺服系统、多电动机同步控制系统、张力控制系统等多种类型。而各种系统大多都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是电力拖动控制系统最基本的系统[1]。 从直流电机在国民生产生活中所占位置的角度来看，直流电机目前依旧应用于工业生产中，并广泛应用于人们的生活中。因此直流电机的控制技术的发展很大程度上影响着国民经济的增长，影响着人们的生产生活水平，因此，对直流电机调速系统的研究还是很有必要的。 1.2 课题发展历程及趋势 在很长的一段时间里直流电动机作为最主要的电力拖动工具，其应用已经渗透到人们的工作、学习、生活的各个方面。早期电动机调速控制器主要由模拟器件构成，由于模拟器件存在的固有缺点，比如存在温漂，零漂电压等，使系统控制精度和可靠性降低。后来，随着可编程控制器比如AT89C51，PLC等和IGBT、GTR等电力电子开关器件，传感器技术等的发展使得直流电机调速系统进入了数字控制的阶段，这使得直流电机调速系

直流电机工作原理图解

直流电机工作原理图解 一.直流电机的物理模型图解释。 这是分析直流电机的物理模型图。其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦

互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。 二.直流发电机的工作原理 直流发电机是机械能转换为直流电能的电气设备。 如何转换？分以下步骤说明： 设原动机拖动转子以每分转n转转动； 电机内部的固定部分要有磁场。这个磁场可以是如图示的磁铁也可以是磁极铁心上绕套线圈，再通过直流电产生磁场。其中 If 称之为励磁电流。这种线圈每个磁极上有一个，也就是，电机有几个磁极就有几个励磁线圈，这几个线圈串联（或并联）起来就构成了励磁绕组。这里要注意各线圈通过电流的方向不可出错。在以上条件下环外导体将感应电势，其大小与磁通密度 B 、导体的有效长度 l 和导体切割磁场速度 v 三者的乘积成正比，其方向用右手定则判断。 但是要注意某一根转子导体的电势性质是交流电。而经电刷输出的电动势确是直流电了。这便是直流发电机的工作原理。如下动画演示： 三.直流电动机的工作原理

直流无刷电动机单相交流电机的区别.

电机小结——2.无刷直流电机与单相交流电机比较的优势 工控 2010-10-04 15:21:37 阅读174 评论0 字号：大中小订阅 无刷直流电机采用永磁材料激磁,而不是电激磁,在相同的工况下,体积小,重量轻。并且无刷电机具有高效节能、控制特性好、可靠性高、寿命长、噪音低等优点，正在越来越多的家电领域取代交流电机。对于油烟机系统与单相交流电机相比较，直流无刷电机有如下优势： 直流无刷驱动器包括电源部及控制部图

外转子直流无刷电机外形图 1．调速方面： 目前交流电机只能做到三档调速，而直流无刷电机可以在0－1500转之间做到无极调速，可以极大的方便用户选择合适的转速。增加了产品使用的舒适性。

2．噪音方面： 实现了启动噪音和运转噪音的双重降低：首先，直流变频实现软启动，平衡的运转状态消除了吸油烟机启动时产生的噪音。其次，用户根据使用需求可以选择不同的频率，在0－1500转之间，选择相应的运转状态，噪音始终处于超低范围。 3．风量方面： 直流无刷电机本身具有起动转矩高，过载能力强，负载特性硬的特点。用户实际使用时电机转速要高于交流电机，风量也要高于交流电机。 4．系统效率方面： 高效是直流无刷调速系统据有的优点。在油烟机全压效率上，可以高出交流电机7－8个百分点，达到29.78％。 5．节能方面： 节能已经成为未来家电的发展方向，抽油烟机在家庭里也属于每天都要使用的电器,虽然每次使用时间不长,但由于目前使用的交流电机效率太低,能耗还是很大。而采用直流电机节能的空间非常大，通过试验，在相同风量下交流异步电机需要180W的输入功率，而直流电机只需要 80W。直流马达在效率方面要比交流马达高出50％以上。 6．电机重量和温升： 直流无刷电机由于采用永磁结构，电机重量只有交流电机的70％。在室温下全速运行时电机温升只有交流电机的50％。 7．系统可靠性方面： 直流无刷调速系统的应用在目前已经非常成熟，系统的可靠性也在很多产品中得到验证。电机小结——4.三相异步电动机，单向交流异步电动机，同步电机原理 工控 2010-10-04 16:07:39 阅读107 评论0 字号：大中小订阅 一. 三相异步电动机的旋转原理 三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，三相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，定子绕组产生旋转磁场后，转子导体（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速低于旋转磁场的转速不同步。为此我们称三相电动机为异步电动机。 二、单相交流电动机的旋转原理 单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。 单相电不能产生旋转磁场.要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在

交流电机与直流电机的区别

交流电机：交流电机输入电源为220V（中国）或110V(日本）的交流电，通过启动电容，在定子线圈上形成旋转的磁场，带动鼠笼转子旋转。 特点：1、电机没有控制板。 2、电机没有电刷。 3、电机有启动电容 4、能直接用插座电源 交流电机的优点： 1、结构简单，使用寿命较长 2、技术成熟 3、通用性强 4、价格便宜 交流电机的缺点： 1、能效不高，只有40%左右，不能满足欧盟ERP要求，属于即将被 淘汰的产品。 2、控制性差，电机特性曲线难实现线性效果，转速不好控制。通常 只能用抽线头实现档位控制。低速时电磁音很明显。 3、保护种有类单一，只有过热保护。启动时有凸波电流。 直流有刷电机：电机输入直流电压（DC),通过碳刷和转子换向器结构，保持转子线圈产生的磁场 与机壳永磁体相斥，从而保持转子运转。 特点：1、有碳刷，无控制电路板。 2、转子有换向器。 3、电机定子是永磁体。 4、不能直接用插座电源，需要通过开关电源转换才能使用。 直流电压供电：12V、24V、36V、48V、110V 直流有刷电机优点： 1、能效高，可以达到80—90% 2、控制性好，特性曲线有较好的直线性 3、技术成熟，应用广泛 直流有刷电机缺点： 1、使用寿命短，电刷属磨耗品，几千小时后需更换。 2、有碳刷摩擦产生的噪音 3、有电火花，碳刷换向时产生，严重时会干扰到其它电器的正常使用。 4、其使用的很多场合，受到直流无刷电机的影响。 直流无刷DC电机, 通过控制板实现电子换向，保持定子线圈产生的磁场与转动的永磁 体转子磁场相斥，从而保持转子运转。 特点：1、有专门的换向控制电路板。 2、没有换向器、没有碳刷。 3、电机转子是永磁体。 4、不能直接用插座电源，需要通过开关电源转换才能使用。 直流电压供电：12V、24V、36V、48V、110V

直流电动机工作原理

7.2.2 直流电动机工作原理与结构 图7-4 直流电动机模型 图7-4是一个最简单的直流电动机模型。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7-5 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7-5（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7-5（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。

直流发电机和交流发电机区别、工作原理、结构方式

直流发电机和交流发电机区别、工作原理、结构方式 直流电机与交流电机区别 直流电机具有良好的启动特性和调速特性。因此,在调速性能要求较高的大型设备,比如轧钢机上都采用直流电动机拖动。但它存在着直流换向问题,结构复杂,维护检修不方便,而且消耗有色金属多。 一、直流电机的优点 ?直流电机具有良好的启动特 性和调速特性 ?直流电机的转矩比较大 ?维修比较便宜。 ?直流电机的直流相对于交流 比较节能环保。 二、直流电机的缺点 ?直流电机制造比较贵 ?有碳刷 三、交流电机的优点 ?交流电机制造比较便宜。 ?矢量变频技术的发展，已经可以用变频电机模拟成直流电 ?相对于直流电机在结构简单、维护容易、对环境要求低以及节能和提高生产力等方面具有足 够的优势，使得交流调速已经广泛运用于工农业生产、交通运输、国防以及日常生活之中。 四、交流电机的缺点 1.交流电机的启动性和调速性较差交流电机根据转速可分为同步电机和异步电机。 一、同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。 作为发电机运行是同步电机主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。 二、异步电机

异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。还随着负载的大小发生变化。负载转矩越大，转子的转速越低。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用广泛，在不致引起误解或混淆的情况下，一般可称感应电机为异步电机。 ?优点：结构简单，制造方便，价格便宜，运行方便。 ?缺点：功率因数滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。 ?主要做电动机用，一般不做发电机！ 三相异步电机按转子结构形式分为属笼式、绕线式；按外壳结构形式可分为开启式、防护式、封闭式和防爆式；按安装形式可分为立式、卧式。 交流发电机结构详细介绍 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 （一）转子 转子的功用是产生旋转磁场，转子图如下： 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。

交流与直流电机 调速方法 分类 原理 优缺点 应用

交流与直流电机调速方法分类原理优缺点应用 三相交流电机调速有哪些方法 1 变极调速.2变频调速.3变转差率调速... 三相交流电机有很多种。 1.普通三相鼠笼式。这种电机只能通过变频器改变电源频率和电压调速（F/U)。 2.三相绕线式电机，可以通过改变串接在转子线圈上的电阻改变电机的机械特性达到调速的目的。这种方式常用在吊车上。长时间工作大功率的绕线式电机调速不用电阻串接，因为电阻会消耗大量的电能。通常是串可控硅，通过控制可控硅的导通角控制电流。相当于改变回路中的电阻达到同上效果。转子的电能经可控硅组整流后，再逆变送回电网。这种方式称为串级调速。配上好的调速控制柜，据说可以和直流电机调速相比美。 3.多极电机。这种电机有一组或多组绕组。通过改变接在接线合中的绕组引线接法，改变电机极数调速。最常见的4/2极电机用（角/双Y)接。 4.三相整流子电机。这是一种很老式的调速电机，现在很用了。这种电机结构复杂，它的转子和直流电机转子差不多，也有换向器，和电刷。通过机械机构改变电刷相对位置，改变转子组绕组的电动势改变电流而调速。这种电机用的是三相流电，但是，严格上来说，其实它是直流机。原理是有点象串砺直流机。 5.滑差调速器。这种方式其实不是改变电机转速。而是改变和是电机轴相连的滑差离合器的离合度，改变离合器输出轴的转速来调速的。还有如，硅油离合器，磁粉离合器，等等，一此离合机械装置和三相电机配套，用来调速的方式。严格上来说不算是三相电机的调还方式。但是很多教材常常把它们算作调速方式和一种。 直流电机的调速方法 一是调节电枢电压，二是调节励磁电流，

而常见的微型直流电机，其磁场都是固定的，不可调的永磁体， 所以只好调节电枢电压，要说有那几种调节电枢电压方法， 常用的一是可控硅调压法，再就是脉宽调制法(PWM)。 PWM的H型属于调压调速。PWM的H桥只能实现大功率调速。国内的超大功率调速还要依靠可控硅实现可控整流来实现直流电机的调压调速。 还有弱磁调速，通过适当减弱励磁磁场的办法也可以调速。 直流电机与交流电机比较 最大的优点就是直流电机可以实现“平滑而经济的调速”；直流电机的调速不需要其它设备的配合，可通过改变输入的电压/电流，或者励磁电压/电流来调速。 交流永磁同步的调速是靠改变频率来实现的，需要变频器。 直流电机虽不需要其它的设备来帮助调速，但自身的结构复杂，制造成本高；在大功率可控晶闸管大批量使用之前，直流电动机用于大多的调速场合。在大功率可控晶闸管工业生产化后，交流电动机的调速变得更简单了，交流电动机的制造成本低廉，使用寿命长等优点就表现出来。 直流电机的3种调速方法各有什么优缺点? 不同的需要，采用不同的调速方式，应该说各有什么特点。 1.在全磁场状态，调电枢电压，适合应用在0~基速以下范围内调速。不能达到 电机的最高转速。 2.在电枢全电压状态，调激磁电压，适合应用在基速以上，弱磁升速。不能得到电机的较低转速。 3.在全磁场状态，调电枢电压，电枢全电压之后，弱磁升速。适合应用在调速范围大的情况。这是直流电机最完善的调速方式，但设备复杂，造价高。 直流电机调速一般采用脉冲宽度调制。