专题七 直流电动机（教案）-山东省职教高考《电机与电气控制技术》（高教版） 专题复习讲练测

专题七 直流电动机（教案）-《电机与电气控制技术》高教版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 理解直流电动机的工作原理，即通过直流电流在定子和转子之间产生磁场，从而产生电磁力使得转子旋转。 2. 熟悉直流电动机具有可逆性的特点，能够通过换向器改变电流方向实现正反转动。 3. 掌握直流电动机的结构，包括定子、转子、磁场、炭刷等部分的功能和作用。 4. 理解直流电动机反电动势与转子转速的关系，即反电动势的大小与转子转速成正比。 5. 掌握直流电动机的维护方法，包括定期清洁绕组、检查炭刷磨损情况以及保持换向器灵活运转，以延长使用寿命。 [课时安排] 1课时 [知识梳理] 1、 直流电动机是指输人直流电能输出机械能的旋转机械,它与交流电动机相比,有起动转矩较大,调速性能比较好的优点,因此长期以来一直在起重机械、运输机械、冶金传动机械、精密机械等领域得到广泛应用。但由于其结构较复杂、价格较高、使用维护较麻烦等,自20世纪末以来,随着交流电动机变频调速技术的迅速发展,已基本上被交流电动机所取代。 2、 直流电动机的工作原理 直流电动机是依据载流导体在磁场中受力而旋转的原理制造的。通常将磁场固定不动(该磁场可以由永磁铁产生,也可以由带铁心的通电线圈产生),而导体做成可以在磁场内绕中心轴00'旋转,如图 4-1所示的线圈 abcd(称为电枢绕组)所示。为了能把直流电源引人旋转的线圈,采用了电刷与换向器的结构,即线圈的ab边和cd边分别与两个互相绝缘的半圆形铜环相连,而电刷A和B用弹簧压在铜环上。电刷A、B周定不动,并分别与外电源的正极和负极相接。对应于图 4-1(a),导体 ab通过铜环与电刷 B(+)接触,而导体 cd 则通过铜环与电刷 A(-)接触。导体中的电流方向如图 4-1(a)中的箭头所示,根据左手定则,可以判断出导体将受力的作用,而使整个线圈 abed 绕轴 00'以顺时针方向旋转。当线圈转到图4-1(b)所示的垂直位置时,电刷与两个半圆形铜环之间的绝缘垫片相接,线圈中没有电流,也不受力的作用,但惯性使线圈继续转动,当到达图4-1(c)所示位置时,导体cd处于S极下,而导体ab处于N极下与导体 cd相接的铜环与电刷B(+)接触,与导体ab相接的铜环与电刷A(-)接触。对照图 4-1(a)及图 4-1(c)可以看出,位于相同磁极下的导体虽然发生了变化,但由于电刷及铜环(通称换向器)的作用使同一磁极下导体中的电流方向保持不变,即作用力的方向不变,因此线圈将继续沿顺时针方向旋转,故电动机能连续运转。由此可以归纳出直流电动机的工作原理:直流电动机在外加直流电源的作用下,在可绕轴转动的导体中形成电流,载流导体在磁场中将受到电磁力的作用而旋转,借助于电刷和换向器的作用,电动机能连续运转,从而将直流电能转换为机械能。 3、 单线圈电枢在一个周期内的转矩曲线如图4-2所示,单线圈电枢组成的直流电动机实用价值不大。双线圈电枢的转矩曲线如图4-3所示,转矩的脉动量已明显减小。 4、 直流电机的运行是可逆的,即一台直流电机既可作为直流发电机运行又可作为直流电动机运行。当输入机械转矩,使电机旋转而产生感应电动势时,即是将机械能转变为直流电能输出,作为直流发电机运行。反之,当输入直流电能,产生电磁转矩而使电机旋转时,则是将电能转变为机械能输出,此时作为直流电动机运行。 5、 励磁方式指直流电动机主磁场产生的方式。直流电动机主磁场的获得通常有两类方法一类由永久磁铁产生;另一类利用给主磁极绕组通人直流电产生。根据主磁极绕组与电枢绕组连接方式的不同,后一类直流电动机可分为他励、并励、串励、复励电动机。 6、 数控机床在加工零件时,根据零件的加工要求和加工工序编制计算机程序指令,并将该程序指令输人计算机。计算机对步进电动机给出相应的控制电脉冲,控制步进电动机按照加工的要求依次做各种运动,如起动、停止、加速、减速、正转、反转等,然后步进电动机再通过齿轮丝杠等带动机床运动。 [真题练讲] 1. (2021年山东省统一考试)直流电动机中的反电动势是指什么？ A. 由电动机产生的电流 B. 由电压产生的电动力 C. 由旋转的磁场在绕组上感应出的电动势 D. 由电阻带来的损耗 答案:C.解析：反电动势是指由旋转的磁场在绕组上感应出的电动势，它的大小与转子转速成正比。 2. (2020年山东省统一考试)直流电动机的速度控制可以通过哪些方法实现？ A. 改变电流方向 B. 改变绕组线圈数目 C. 加减阻尼 D. 调节电压 答案:D.解析：直流电动机的速度控制可以通过调节电压来实现，电压大小影响转速。 3. (2020年山东省统一考试)在使用直流电动机时，应该如何正确维护和保养？ A. 经常润滑轴承和减小电流 B. 定期清洁绕组和检查炭刷磨损 C. 提高电压以增加转速