专题三十八 直流电机分类（课件）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

《电机与变压器》（第5版） 高教社 专题三十八 直流电机分类 目录 01 考纲解读 04 内容归纳小结 02 知识点梳理和重点概念复习 03 真题或常考题讲解 2 考纲解读—常见考点 03 02 01 请根据励磁方式，写出直流电机的4种主要类型，并简述其中“他励直流电机”的励磁特点。 请将下列直流电机类型与对应的应用场合连线（或匹配）：①串励直流电机 ②并励直流电机；A. 机床主轴驱动 B. 电动车辆牵引。 直流电机铭牌上标注“PN=5kW，UN=220V，IN=25A，nN=1500r/min”，请说明符号“PN”和“nN”分别代表电机的什么额定参数。 考纲解读—考试要求 能根据串励、并励等直流电机的核心特点，将其与典型应用场合正确匹配。 能识别铭牌上核心额定参数的符号，并准确表述各符号对应的参数含义。 能准确说出按励磁方式划分的直流电机4种主要类型，并能简述任意1种类型的励磁绕组供电特点。 4 考纲解读—易考题型 简述他励直流电机的励磁供电特点；写出铭牌上“PN “nN”的含义，并说明额定功率的单位 简答题 按励磁方式，直流电机分为他励、并励、（ ）、复励四类 填空题 直流电机励磁方式分类（如选出属于串励电机的特点） ；铭牌参数符号识别 选择题 5 知识点梳理和重点概念复习—知识点思维导图 知识点梳理和重点概念复习 直流电机的性能与它的励磁方式有密切关系,励磁方式不同,电机的运行特性有很大差异研究直流电机,按励磁方式分类则更有意义。按直流电机磁场的励磁方式可以分为他励电机、自电机和永磁电机三大类。第一大类是他励电机。所谓他励是指电机主磁极绕组的励磁电流由另外的直流电源供电，与电机本身电枢电路没有电的连接,如图7-18所示。第二大类是自励电机。所谓自励是指,作为发电机运行时,主磁极励磁绕组的励磁电流由该电机本身电枢供给;作为电动机运行时,主磁极励磁绕组的励磁电流与电枢电流由同一直流电源供给。自励电机按励磁绕组与电枢连接方式的 不同可分为并励、串励、复励三种。自励发电机能够自励的条 件是电机主磁极铁心要有足够的剩磁,否则必须人为充磁。 一、直流电机的分类 知识点梳理和重点概念复习 1.并励电机 并励电机的励磁绕组与电枢绕组并联,如图7-19所示。励磁绕组匝数较多,导线截面积较小,电阻较大,励磁电流只为电枢电流的一小部分(通常为百分之几)。 一、直流电机的分类 知识点梳理和重点概念复习 2.串励电机 串励电机的励磁绕组与电枢绕组串联,如图7-20所示。励磁电流与电枢电流相等。因电枢电流较大,所以励磁绕组的导线截面积较大,匝数较少。 一、直流电机的分类 知识点梳理和重点概念复习 3.复励电机 复励电机有两个励磁绕组,一个与电枢并联,一 个与电枢串联,如图7-21所示。当两励磁绕组 产生的磁通方向相同时,磁通可以相加,这种电 机称为积复励电机。当两励磁绕组产生的磁通方向相反时,合成磁通为两磁通之差,这种电机称为差复励电机。复励电动机中有时以并励为主,有时以串励为主。复励发电机中多以并励磁通为主,串励磁通只是一少部分。 一、直流电机的分类 知识点梳理和重点概念复习 第三大类是永磁电机。省去励磁部分,采用永久磁铁产生磁场的直流电机称为永磁电机。永磁电动机开始仅在功率很小的电动机上采用,从20世纪80年代起,由于钕铁硼等永磁材料的发现,使永磁电动机的功率从毫瓦级发展到兆瓦级。永磁电动机具有体积小,结构简单,重量轻等特点;损耗低,效率高,节约能源,经久耐用,使用越发广泛,在军事上占有绝对优势。近些年来,由于具有优异磁性能的新型永磁材料的发展,如钐钴磁性材料、钕铁硼磁性材料,已经广泛应用于各种电机中。例如,兆欧表中的手摇发电机和测速发电机、汽车用永磁电动机,电动自行车用永磁电动机、直流变频空调用永磁电动机等。近年来,永磁电机的容量在逐渐增大,即稀土永磁电机正在迅速发展。家用空调器采用永磁无刷电动机替代异步电动机进行变频调速,可显著提高效率和节能效果,进一步降低噪声。 一、直流电机的分类 知识点梳理和重点概念复习 每一台直流电机的机座上都钉有一块铭牌,它标明了使用这台电机的各项基本数据。我国直流电机的型号采用大写汉语拼音和阿拉伯数字表示。直流电机型号中汉语拼音代号的含义见表 7-1。 二、直流电机的铭牌 知识点梳理和重点概念复习 图7-22所示为直流电机铭牌,上面标明的额定值含义如下: 二、直流电机的铭牌 知识点梳理和重点概念复习 型号 二、直流电机的铭牌 知识点梳理和重点概念复习 按照直流电机的主磁场的不同,一般可分两大类,一类是由永久磁铁作为主磁极;而另一类是利用给主磁极绕组通人直流电产生主磁场。后一类按照主磁极绕组与电枢绕组接线方式 的不同,常可以分为他励式和自 励式两种,自励式又可分为并励、 串励、复励等几种。直流电机 的特点及适用场合见表7-4。 三、直流电机的分类 知识点梳理和重点概念复习 三、直流电机的分类 知识点梳理和重点概念复习 三、直流电机的分类 知识点梳理和重点概念复习 直流电机为直流发电机和直流电动机的总称,可分为普通标准系列及派生系列和专用系列，所谓电机系列,就是在应用范围、结构形式、性能水平、生产工艺等方面具有共同性,功率按某一规定递增的一系列电机。系列化生产的目的是为了产品的标准化和通用化。 直流电机系列名称及用途见表 7-5。 四、国产直流电机的主要系列 知识点梳理和重点概念复习 四、国产直流电机的主要系列 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：额定转速nN是电机在额定负载（即输出额定功率PN）、额定电压UN、额定电流IN工况下的转速，A、B、D对应的转速均非额定转速，故选C。 1.直流电机铭牌上的“额定转速”是指电机在（ ）时的转速。 A. 空载 B. 轻载 C. 额定负载 D. 过载 20 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：串励电机的转速与电枢电流成反比，负载变化会显著改变电枢电流，进而导致转速大幅变化；A、B转速随负载变化小，D介于串励和并励之间，故选C。 2.下列哪种直流电机的转速随负载变化最明显？（ ） A. 他励直流电机 B. 并励直流电机 C. 串励直流电机 D. 复励直流电机 21 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：直流电机转向由电枢电流方向和磁场方向共同决定，他励电机可通过改变励磁电流方向（改变磁场方向）或电枢电流方向来改变转向；B、C、D仅改变转速，不改变转向，故选A。 3.他励直流电机中，若想改变电机转向，通常可采取的方法是（ ） A. 改变励磁电流方向 B. 改变电枢电压大小 C. 改变励磁电压大小 D. 改变电枢电阻大小 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：“UN”代表额定电压，电压的单位是伏特（V）；A是电流单位，对应IN；C是功率单位，对应PN；D是电阻单位，故选B。 4.直流电机铭牌参数中，“UN”的单位是（ ） A. 安培（A） B. 伏特（V） C. 瓦特（W） D. 欧姆（Ω） 23 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：电动工具需要较大的启动转矩以应对不同负载，串励直流电机启动转矩大的特点符合需求，A、B、D无法满足其启动要求，故选C。 5.电动工具（如电钻）常用的直流电机类型是（ ） A. 他励直流电机 B. 并励直流电机 C. 串励直流电机 D. 复励直流电机 24 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：并励电机励磁电流稳定，磁场较强，负载增大时电枢电流略有增加，电枢反电动势略有下降，转速仅小幅降低，整体转速稳定，A、C、D错误，故选B。 6.并励直流电机的转速特点是（ ） A. 转速随负载增大而大幅升高 B. 转速随负载增大而小幅降低 C. 转速随负载增大而大幅降低 D. 转速与负载无关 25 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：对于并励、他励电机，IN通常指电枢绕组的额定电流（励磁电流单独计算）；串励电机中IN是电枢和励磁绕组的共同电流，核心均是电枢回路的额定电流，A、C、D表述不准确，故选B。 7.直流电机铭牌上标注“IN=10A”，表示电机在额定工况下（ ） A. 励磁绕组电流为10A B. 电枢绕组电流为10A C. 总电流为10A D. 输出电流为10A 26 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：复励电机的定义是同时拥有串励和并励两套励磁绕组，工作时两套绕组共同产生磁场，A、B、D错误，故选C。 8.下列关于复励直流电机的说法，正确的是（ ） A. 只有串励绕组起作用 B. 只有并励绕组起作用 C. 串励和并励绕组共同起作用 D. 励磁绕组与电枢绕组无关联 27 常考习题练习与讲解—填空题 答案：励磁电流 解析：根据直流电机转速公式，转速与电枢电压成正比、与励磁电流（磁场）成反比，因此调节电枢电压或励磁电流（励磁电压决定励磁电流）均可改变转速，这是他励电机的核心调速方式。 1.他励直流电机若想调节转速，可通过改变电枢电压或改变______的大小实现。 28 常考习题练习与讲解—填空题 答案：额定电流 解析：“I”代表电流，“N”代表额定，“IN”指电机在额定工况下的电流值，超过该电流会导致电机过热，影响使用寿命，是电机电流的上限标准。 2.直流电机铭牌上“IN”的含义是______，其常用单位是安培（A）。 29 常考习题练习与讲解—填空题 答案：积 解析：复励电机按磁场方向分为积复励和差复励，“积”即“叠加”，指两套绕组磁场方向相同，磁场叠加增强；方向相反则为差复励，磁场相互削弱。 3.复励直流电机中，若串励绕组与并励绕组产生的磁场方向相同，这种类型称为______复励直流电机。 30 常考习题练习与讲解—填空题 答案：串励 解析：电动工具启动时需克服较大阻力，需大启动转矩；串励直流电机启动转矩大的特性恰好匹配该需求，因此成为电动工具的首选电机类型。 4.电动工具（如电钻）常用______直流电机，因为其能提供满足工具需求的大启动转矩。 31 常考习题练习与讲解—判断题 答案：错误 解析：并励电机励磁绕组断路时，励磁电流为零，磁场极弱，电枢反电动势极小，电枢电流会急剧增大，转速急剧升高（飞车），而非无法启动，故该说法错误。 1.并励直流电机若励磁绕组断路，电机将无法启动。（ ） 32 常考习题练习与讲解—判断题 答案：正确 解析：串励电机的励磁绕组与电枢绕组串联，根据串联电路“电流处处相等”的规律，电枢电流与励磁电流大小相等，故该说法正确。 2.串励直流电机的电枢电流等于励磁电流。（ ） 33 常考习题练习与讲解—判断题 答案：正确 解析：积复励电机的串励绕组与并励绕组磁场方向相同，磁场叠加增强；差复励电机的两套绕组磁场方向相反，磁场相互削弱，因此积复励电机磁场更强，故该说法正确。 3.复励直流电机中，积复励电机的磁场比差复励电机的磁场更强。（ ） 34 常考习题练习与讲解—判断题 答案：错误 解析：额定转速“nN”是电机在额定负载（输出额定功率PN）、额定电压UN、额定电流IN工况下的转速，空载转速远高于额定转速，故该说法错误。 4.直流电机的额定转速是指电机在空载工况下的转速。（ ） 35 常考习题练习与讲解—简答题 答案：按励磁方式，直流电机主要分为他励直流电机、并励直流电机、串励直流电机、复励直流电机四种类型。串励直流电机的绕组连接特点是：励磁绕组与电枢绕组串联，即电流从电源流出后，依次经过励磁绕组和电枢绕组，再回到电源，两者共用同一电流（电枢电流等于励磁电流）。 1.按励磁方式划分，直流电机有哪四种主要类型？请简述串励直流电机的绕组连接特点。 36 常考习题练习与讲解—简答题 答案：“PN”：额定功率，常用单位为瓦特（W）或千瓦（kW）； “UN”：额定电压，常用单位为伏特（V）； “IN”：额定电流，常用单位为安培（A）； “nN”：额定转速，常用单位为转/分钟（r/min）。 2.直流电机铭牌上常见的“PN”“UN”“IN”“nN”分别代表什么参数？请写出各参数的常用单位。 37 常考习题练习与讲解—简答题 答案：串励直流电机不允许空载运行，原因是：串励电机的励磁绕组与电枢绕组串联，电枢电流等于励磁电流。空载时，电机负载极小，电枢电流急剧减小，励磁电流同步减小，导致电机磁场极弱；根据直流电机转速公式（转速与磁场强弱成反比），磁场极弱会使电机转速急剧升高至危险值（称为“飞车”），可能造成电机机械部件损坏，甚至引发安全事故。 3.为什么串励直流电机不允许空载运行？请结合其特性说明原因。 38 常考习题练习与讲解—简答题 答案：并励直流电机的特点：①励磁绕组与电枢绕组并联，励磁电流独立且稳定，不受电枢电流变化直接影响；②转速随负载变化幅度小，转速稳定性好；③启动转矩较小。典型应用场合：因转速稳定，适合用于对转速精度要求较高的设备，如机床主轴驱动、水泵、风机、印刷机等。 4.简述并励直流电机的特点及对应的典型应用场合。 39 重点复习知识点： 1.直流电机按励磁方式的核心分类及特点：需牢记4种主要类型（他励、并励、串励、复励），重点掌握每种类型的绕组连接关键特征——他励（励磁与电枢独立供电）、并励（励磁与电枢并联）、串励（励磁与电枢串联）、复励（含串励+并励两套绕组），并能对应区分“串励启动转矩大”“并励转速稳定”等核心特性，为应用匹配打下基础。 2.直流电机铭牌核心参数解读：精准识别并记忆4个关键额定参数的符号、含义及单位——①额定功率（PN，单位W/kW）、②额定电压（UN，单位V）、③额定电流（IN，单位A）、④额定转速（nN，单位r/min）。 3.串励电机（启动转矩大）→电动车辆、起重机、电动工具；并励电机（转速稳定）→机床主轴、水泵、风机；他励电机（调速方便）→精密机床调速系统。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 课堂小结 40 $