《直流電動(dòng)機(jī)》課件

直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理工作的，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。直流電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備，如汽車(chē)、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)等。直流電動(dòng)機(jī)的工作原理1磁場(chǎng)電磁線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)2磁力磁場(chǎng)與電流相互作用，產(chǎn)生磁力3轉(zhuǎn)動(dòng)磁力推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生機(jī)械能直流電動(dòng)機(jī)利用磁場(chǎng)與電流相互作用產(chǎn)生的力矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈通電時(shí)，線圈周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與固定磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生磁力矩，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度由電壓和磁場(chǎng)強(qiáng)度決定。直流電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造直流電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子是直流電動(dòng)機(jī)的靜止部分，主要包括磁場(chǎng)線圈、磁極和機(jī)座等。轉(zhuǎn)子是直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，主要包括電樞、換向器和電刷等。直流電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)勵(lì)磁方式串勵(lì)并勵(lì)混勵(lì)他勵(lì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型直流有刷電機(jī)直流無(wú)刷電機(jī)應(yīng)用類(lèi)型直流伺服電機(jī)直流減速電機(jī)性能特點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、效率高、轉(zhuǎn)速可調(diào)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域和民用設(shè)備。串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)11.電樞繞組和勵(lì)磁繞組串聯(lián)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞繞組和勵(lì)磁繞組串聯(lián)連接，電流相同，勵(lì)磁電流取決于負(fù)載電流。22.高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩串勵(lì)電動(dòng)機(jī)具有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，常用于啟動(dòng)負(fù)載較大的設(shè)備，例如起重機(jī)、電梯等。33.轉(zhuǎn)速變化較大串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速受負(fù)載的影響較大，負(fù)載增加時(shí)轉(zhuǎn)速會(huì)下降。44.應(yīng)用場(chǎng)景串勵(lì)電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于需要大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合，如起重機(jī)、電動(dòng)機(jī)車(chē)、拖拉機(jī)等。并勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)并勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接，由同一個(gè)電源供電。勵(lì)磁電流與電樞電流無(wú)關(guān)，勵(lì)磁磁場(chǎng)穩(wěn)定。優(yōu)點(diǎn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速性能好，效率高，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，需要額外的勵(lì)磁電源。應(yīng)用場(chǎng)景廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備，如機(jī)床、起重機(jī)、運(yùn)輸設(shè)備等?；靹?lì)式直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)混勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)由串勵(lì)繞組和并勵(lì)繞組組成，可獲得串勵(lì)式和并勵(lì)式兩種特性的結(jié)合。特性具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍廣、速度穩(wěn)定性較好的優(yōu)點(diǎn)，但效率低于并勵(lì)式電機(jī)。應(yīng)用適用于需要大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、廣泛調(diào)速范圍以及較高速度穩(wěn)定性的場(chǎng)合，例如起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等。直流電動(dòng)機(jī)的特性曲線直流電動(dòng)機(jī)特性曲線展示了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電流、功率等參數(shù)之間的關(guān)系。常見(jiàn)曲線包括空載特性曲線、負(fù)載特性曲線、轉(zhuǎn)矩特性曲線等。這些曲線反映了直流電動(dòng)機(jī)的性能和工作特點(diǎn)，可以幫助工程師選擇合適的電機(jī)型號(hào)，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高效率。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)速1改變勵(lì)磁電流通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組電流改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而改變轉(zhuǎn)速2改變電樞電壓通過(guò)改變電樞電壓改變轉(zhuǎn)速，這是最常用的調(diào)速方法3改變電樞回路電阻通過(guò)改變電樞回路電阻改變轉(zhuǎn)速，常用于降速直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過(guò)多種方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，不同的調(diào)速方法適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。選擇合適的調(diào)速方法可以提高效率，延長(zhǎng)使用壽命，滿足應(yīng)用需求。直流電動(dòng)機(jī)的扭矩調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)增加勵(lì)磁電流，可以增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而提高電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。電樞電流調(diào)節(jié)改變電樞電流的大小，可以直接影響電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。增加電樞電流，轉(zhuǎn)矩也隨之增加。串聯(lián)電阻調(diào)節(jié)在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)可調(diào)電阻，可以通過(guò)改變電阻的大小來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電樞電流，從而改變轉(zhuǎn)矩。直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1啟動(dòng)過(guò)程直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程是從靜止到正常運(yùn)行的過(guò)程，通常需要通過(guò)控制電流和電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。2啟動(dòng)方式直接啟動(dòng)降壓?jiǎn)?dòng)軟啟動(dòng)3啟動(dòng)電流直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由于電樞電流很大，可能會(huì)對(duì)電機(jī)造成損害，因此需要采取相應(yīng)的措施。直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式主要分為三種：再生制動(dòng)、電磁制動(dòng)和摩擦制動(dòng)。再生制動(dòng)是指將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，返回到電源，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果。電磁制動(dòng)是利用電磁力來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果，例如利用電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)阻止轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。摩擦制動(dòng)則是利用摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果，例如利用剎車(chē)片摩擦轉(zhuǎn)子來(lái)減速。1再生制動(dòng)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，返回電源2電磁制動(dòng)利用電磁力來(lái)制動(dòng)3摩擦制動(dòng)利用摩擦力來(lái)制動(dòng)再生制動(dòng)是一種高效的制動(dòng)方式，可以回收能量，提高效率。電磁制動(dòng)適用于需要快速制動(dòng)的場(chǎng)合，例如電梯和起重機(jī)。摩擦制動(dòng)是應(yīng)用最為廣泛的制動(dòng)方式，例如汽車(chē)剎車(chē)和火車(chē)制動(dòng)。直流電動(dòng)機(jī)的熱特性直流電動(dòng)機(jī)的熱特性是指電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量變化規(guī)律，主要受負(fù)載電流、環(huán)境溫度、通風(fēng)條件等因素的影響。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，由于繞組中電流的熱效應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生熱量。同時(shí)，由于摩擦和空氣阻力，也會(huì)產(chǎn)生熱量。電動(dòng)機(jī)熱特性的重要指標(biāo)包括溫升、熱阻、散熱量等。直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式獨(dú)立勵(lì)磁獨(dú)立勵(lì)磁是指勵(lì)磁繞組與電樞繞組分別由不同的電源供電。勵(lì)磁電流獨(dú)立于電樞電流，可以穩(wěn)定控制勵(lì)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度。他勵(lì)他勵(lì)是指勵(lì)磁繞組由獨(dú)立的直流電源供電，與電樞繞組完全分開(kāi)。這種方式可以提供穩(wěn)定的勵(lì)磁磁場(chǎng)，并能靈活調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流。自勵(lì)自勵(lì)是指勵(lì)磁繞組的電流來(lái)自電樞繞組產(chǎn)生的電流，勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)連接。自勵(lì)方式較為簡(jiǎn)單，但勵(lì)磁電流受電樞電流影響，穩(wěn)定性較差。串勵(lì)串勵(lì)是指勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)連接，勵(lì)磁電流與電樞電流相同。串勵(lì)方式勵(lì)磁電流隨電樞電流變化，勵(lì)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度也隨之變化，適用于啟動(dòng)扭矩要求高的場(chǎng)合。直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)自動(dòng)化直流電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，例如：起重機(jī)、機(jī)床、輸送帶等。電動(dòng)汽車(chē)直流電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車(chē)的核心部件，提供動(dòng)力輸出，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能。機(jī)器人技術(shù)直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于各種機(jī)器人，提供精確的運(yùn)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、效率高、性能穩(wěn)定、成本低、易于維護(hù)。缺點(diǎn)體積較大、重量較重、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍有限、換向器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易產(chǎn)生火花和電磁噪聲。應(yīng)用場(chǎng)景廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備、家用電器、交通工具等領(lǐng)域。直流電動(dòng)機(jī)的保護(hù)過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)裝置可防止直流電動(dòng)機(jī)因過(guò)載或短路而損壞。過(guò)熱保護(hù)過(guò)熱保護(hù)裝置可防止直流電動(dòng)機(jī)因過(guò)熱而損壞。接地故障保護(hù)接地故障保護(hù)裝置可防止直流電動(dòng)機(jī)因接地故障而發(fā)生觸電事故。斷路器斷路器可以斷開(kāi)故障電路，防止進(jìn)一步損壞。直流電動(dòng)機(jī)的維護(hù)1定期清潔保持電動(dòng)機(jī)內(nèi)部清潔，避免灰塵和雜物堆積，影響散熱和性能。2檢查軸承定期檢查軸承潤(rùn)滑情況，更換潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，確保軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)。3檢查電刷檢查電刷磨損情況，更換磨損的電刷，保證接觸良好，避免電刷跳動(dòng)。4測(cè)試絕緣定期測(cè)試電動(dòng)機(jī)絕緣性能，確保絕緣良好，防止短路或漏電。直流電動(dòng)機(jī)的安全使用安全操作操作人員需要接受專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)，并嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。操作人員必須佩戴安全帽、手套等防護(hù)用品，避免觸電或機(jī)械傷害。定期檢查定期對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行安全檢查，檢查絕緣性能、機(jī)械運(yùn)行狀況、制動(dòng)裝置等。發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)維修，避免因故障引發(fā)安全事故。環(huán)境安全電動(dòng)機(jī)工作環(huán)境應(yīng)保持干燥、通風(fēng)，避免潮濕、高溫等環(huán)境影響。電動(dòng)機(jī)周?chē)鷳?yīng)保持清潔，避免雜物堆積，保證安全操作空間。直流電動(dòng)機(jī)的節(jié)能措施提高效率選擇高效率的直流電動(dòng)機(jī)，降低損耗，例如采用永磁電機(jī)。合理負(fù)載根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的電機(jī)功率，避免過(guò)載運(yùn)行，提高能量利用率。優(yōu)化控制采用變頻調(diào)速等先進(jìn)控制技術(shù)，根據(jù)負(fù)載變化進(jìn)行精準(zhǔn)控制，降低能耗。定期維護(hù)定期檢查電機(jī)，及時(shí)修復(fù)故障，保持電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好，延長(zhǎng)使用壽命。直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)直流電動(dòng)機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，朝著更高效、更節(jié)能、更智能的方向邁進(jìn)。隨著電子技術(shù)和材料科學(xué)的進(jìn)步，直流電動(dòng)機(jī)的性能不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。100%效率提升直流電動(dòng)機(jī)效率不斷提高，接近甚至超過(guò)傳統(tǒng)交流電機(jī)。90%應(yīng)用擴(kuò)展直流電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)、機(jī)器人、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。50%智能化直流電動(dòng)機(jī)與智能控制系統(tǒng)融合，實(shí)現(xiàn)智能化控制和管理。20%綠色發(fā)展直流電動(dòng)機(jī)采用環(huán)保材料和工藝，符合可持續(xù)發(fā)展理念。直流電動(dòng)機(jī)的研究進(jìn)展1高效率電機(jī)提高能量轉(zhuǎn)換效率，降低能耗，減少碳排放，滿足節(jié)能環(huán)保要求。2智能控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，優(yōu)化運(yùn)行效率，提高可靠性。3數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，提高電機(jī)設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和維護(hù)效率，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。4材料科學(xué)探索新型電機(jī)材料，提高電機(jī)性能，降低成本，延長(zhǎng)使用壽命。直流電動(dòng)機(jī)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)體系國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T1837-2006IEC60034-1性能測(cè)試效率、功率、轉(zhuǎn)速、扭矩、噪音GB/T755-2000IEC60034-2-1安全標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)等級(jí)、絕緣等級(jí)、溫度等級(jí)GB/T3836.1-2000IEC60034-5-1環(huán)境要求工作環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)GB/T10724-1996IEC60034-6直流電動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)需求行業(yè)需求工業(yè)自動(dòng)化高性能、高可靠性、高效率新能源汽車(chē)高功率密度、高扭矩、低噪音航空航天輕量化、高精度、高穩(wěn)定性醫(yī)療器械精準(zhǔn)控制、低功耗、高安全性直流電動(dòng)機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)高精度控制直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制精度要求較高。需要準(zhǔn)確地控制電流和電壓，才能實(shí)現(xiàn)精確的控制。高效節(jié)能直流電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率需要不斷提高，以降低能耗和成本?？煽啃灾绷麟妱?dòng)機(jī)在各種環(huán)境下需要保持可靠運(yùn)行，避免故障和停機(jī)。耐久性直流電動(dòng)機(jī)需要具有良好的耐久性，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。直流電動(dòng)機(jī)的未來(lái)發(fā)展應(yīng)用于汽車(chē)新能源汽車(chē)的普及，對(duì)直流電動(dòng)機(jī)提出更高要求，例如更高效的能量轉(zhuǎn)換、更高的功率密度、更小的尺寸和更長(zhǎng)的使用壽命。應(yīng)用于工業(yè)工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線等都需要直流電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，未來(lái)將會(huì)朝著更高精度、更高效率、更智能的方向發(fā)展。應(yīng)用于智能家居智能家居中使用的各種電器，例如智能空調(diào)、智能冰箱等，都需要直流電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，未來(lái)將會(huì)朝著更節(jié)能、更環(huán)保、更智能的方向發(fā)展。應(yīng)用于新能源風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能發(fā)電等新能源領(lǐng)域都需要直流電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，未來(lái)將會(huì)朝著更高效、更可靠、更低成本的方向發(fā)展。直流電動(dòng)機(jī)的社會(huì)影響工業(yè)生產(chǎn)直流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。交通運(yùn)輸電動(dòng)汽車(chē)、高鐵等交通工具的發(fā)展，離不開(kāi)直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用。能源發(fā)展直流電動(dòng)機(jī)與可再生能源技術(shù)相結(jié)合，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護(hù)。智能制造直流電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)中扮演重要角色，推動(dòng)制造業(yè)升級(jí)。直流電動(dòng)機(jī)的環(huán)境因素噪音污染直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定程度的噪音，這會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成一定的影響。電磁輻射直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，這會(huì)對(duì)周?chē)碾娮釉O(shè)備造成干擾。熱量排放直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，這會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境的溫度造成影響。廢棄物處理直流電動(dòng)機(jī)使用壽命結(jié)束后需要進(jìn)行回收處理，這會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的負(fù)面影響。直流電動(dòng)機(jī)的實(shí)用案例直流電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如：工業(yè)自動(dòng)化、電力牽引、家用電器等。在工業(yè)自動(dòng)化中，直流電動(dòng)機(jī)被用于控制生產(chǎn)線上的各種設(shè)備，例如：機(jī)器手臂、輸送帶、自動(dòng)控制系統(tǒng)等。在電力牽引中，直流電動(dòng)機(jī)被用于制造電力機(jī)車(chē)、電力客車(chē)、電力貨車(chē)等。在家用電器中，直流電動(dòng)機(jī)被用于制造電風(fēng)扇、空調(diào)、洗衣機(jī)、冰箱等。直流電動(dòng)機(jī)的使用為人們的生活和生產(chǎn)帶來(lái)了極大的便利，也為社會(huì)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。直流電動(dòng)機(jī)的教學(xué)重點(diǎn)基本原理理解直流電動(dòng)機(jī)的電磁感應(yīng)原理，以及磁場(chǎng)和電流相互