直流电机的工作原理，调速原理，常用接线方式，常见故障处理

对于三项异步电机来说，现场使用非常多，大家对于其工作原理以及调速方式都相当熟悉，但是直流电机在现场也时有出现，今天小编就带大家熟悉一下直流电机的一些常见问题。

1、直流电机的物理模型

直流电机的结构包括，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)

直流电机的物理模型

上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的定子上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在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。

2、直流电机的工作原理

直流电机原理图

对上一页所示的直流电机，如果去掉原动机，并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则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。

实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。

直流电机工作原理

将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。

电机内部有磁场存在。

载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 的作用 f=Blia （左手定则）

所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖动机械负载。

3直流电机的调速方法

转速计算公式如下：n=(U-IR)/Kφ ，其中U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，φ为每极磁通量，K为电动机结构参数。可以看出，转速和U、I有关，并且可控量只有这两个，我们可以通过调节这两个量来改变转速。我们知道，I可以通过改变电压进行改变，而我们常提到的PWM控制也就是用来调节电压波形的常用方法，这里我们也就是用PWM控制来进行电机转速调节的。通过单片机输出一定频率的方波，方波的占空比大小绝对平均电压的大小，也决定了电机的转速大小

转子

4直流电机的接线图

B1 B2是换向极。

D1 D2是串励绕组。

E1 E2是并励绕组。

还少一个电枢A1 A2。或许你这个电机的换向极内部已经和电枢接好了。

B2和D1相连，然后B1和D2分别接电源的正负极，E1 E2是并励圈，分别接正负极(你的控制柜应该是磁场调速)，B1和E1要同极性。

如果方向不对，则把B2和D2相连，然后B1和D1接电源正负极，E2 E1分别接正负极。

也就是当需要改变方向的时候，串励圈和并励圈都要反接，否则电机会变为差复励。

直流电机的常见故障及其分析处理　　

一、异步电机的故障检查

1．听声音，仔细找故障点 交流异步电机在运行中，若发现较细的嗡嗡声，没有忽高忽低的变化，是一种正常的声音，若声音粗、且有尖锐的嗡嗡、咝咝声是存在故障的先兆，应考虑以下原因：

(l)铁芯松动 电机在运行中的振动，温度忽高忽低的变化，会使铁芯固定螺栓变形，造成硅钢片松动，产生大的电磁噪声。

(2)转子噪声 转子旋转发出的声音，由冷却风扇产生的，是一种呜呜声，着有像敲鼓时的咚咚声，这是电机在骤然启动、停止、反接制动等变速情况下，加速力矩使转子铁芯与轴的配合松动所造成的，轻者可继续使用，重者拆开检查和修理。

(3)轴承噪声 电机在运行中，必须注意轴承声音的文化，把螺丝刀的一端触及在轴承盖上，另一端贴在耳朵上，可以听到电机内部的声音变化，不同的部位，不同的故障，有不同的声音。如嘎吱嘎吱声，是轴承内滚枪的不规则运动所产生，它与轴承的间隙、润滑脂状态有关。咝咝声是金属摩擦声，一般由轴承缺油于磨所致，应拆开轴承添润滑脂剂等。

2．利用溴觉，分析故障 电机在正常运行中是没有异味的，若嗅到异昧，便是故障信号，如焦糊味，是绝缘物烧烤发出的，且随电机温度的升高，严重时还会冒烟；如油焦味，多半是轴承缺油，在接近干磨状态时油气蒸发出现的异味。

3．利用手感，检查故障 用手触摸电视的外壳，可以大致判断温升的高低，若用手一触及电机外壳便感到很烫，温度值很高，应检查原因，如：负荷过重、电压过高等，然后针对原因排除故障。

二、常见故障的原因

1．电动机没有启动力矩，或空载时不能启动，并发出不正常声音。

原因：(l)三相电源电路(包括闸刀开关、引线定子绕组)有一相断电，造成单相启动。

(2)电源电压过低。

(3)轴承过度磨损，使转子靠近定子的一侧，造成定子与转子不同心，气隙不均匀。

2．电动机启动力矩小，有载时不能启动，负载增大时电机停转，有时发出强烈杂声，局部发热。原因：电网电压低，绕组有匝间短路，转子绕组中有断线或脱焊现象，启动后一相断线造成单相运行。

3．启动电流大，而且不平衡，声响大，造成保护装置动作而切断电源。原因：定子绕组接线方法可能不正确，绕组对地绝缘老化。

全直流变频电机的工作原理和引线接法，实操图片配合理解

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1.作用

直流电机用于全直流变频空调器的室内风机和室外风机， 其实物外形和安装位置见下图。它的作用、安装位置和普通定频空调器室内机的PG电机、室外机的室外风机相同。

室内直流电机带动贯流风扇运行， 制冷时将蒸发器产生的冷量输送到室内。室外直流电机带动轴流风扇运行，制冷时将冷凝器产生的热量排放到室外，吸人自然空气为冷疑器降温。

2.弓|线作用和工作原理

直流电机实物外形和弓|线作用见上图，直流电机插头共有5根引线: 红线为直流300V电压正极引线，黑线为直流电压地线，白线为直流15V电压正极引线，黄线为驱动控制弓|线，蓝线为转速反馈引线。

3.直流电机实物外形

直流电机内部结构由定子、控制电路板、转子、上盖等组成。其工作原理与直流变频压缩机基本相同，只不过将变频模块和控制电路封装在电机内部，组成一块电路板。变频模块供电电压为直流300V，控制电路供电电压为直流15V，均由主板提供。

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