电机学_直流电机部分1电子教案
第1章直流电机教案分解
第1章直流电机教案分解引言直流电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各个领域，包括工业、交通和家用电器等。
在学习直流电机的过程中，教案的编写是非常重要的一步。
本章将对直流电机教案进行分解，具体介绍每个部分的内容和相应的要点。
一. 教学目标在直流电机教学过程中，我们需要明确教学目标，以便学生能够明确学习的重点和最终达到的学习目标。
主要目标： - 了解直流电机的基本原理和结构 - 掌握直流电机的常用参数和计算方法 - 理解直流电机的工作原理和特性 - 能够分析和解决直流电机的故障和问题次要目标： - 培养学生的动手能力和实验操作技巧 - 提高学生的分析和问题解决能力二. 教学内容直流电机教学内容的设计应符合学生的学习需求和教学目标。
以下是直流电机教案的主要内容：1.直流电机的原理与结构–电磁感应原理–磁场与电路的相互作用–直流电机的主要部件和结构2.直流电机的基本参数–电压、电流和功率关系–电机的额定电压和额定电流–电机的转速和转矩关系3.直流电机的运行与特性–起动和制动控制–速度、转矩和效率的关系–负载特性和加载能力4.直流电机的故障与维修–故障的常见类型和原因–故障排除和维修方法–预防故障和保养措施为了促进学生的参与和积极学习直流电机的知识和技能，我们需要采用多种教学方法。
以下是几种常见的教学方法：•讲授法：通过讲解直流电机的原理、结构和特性，向学生传授相关的知识。
•实验法：安排实验环节，让学生亲自操作直流电机，观察和记录实验结果，提高实践能力。
•案例分析法：通过分析实际案例，让学生从实际问题中理解和解决直流电机的故障。
•讨论法：组织学生进行小组讨论，鼓励学生发表自己的观点和思考。
四. 教学流程为了让教学过程更加有条理和可控，教学流程的设计非常重要。
以下是直流电机教案的教学流程：1.引入（5分钟）–激发学生对直流电机的兴趣，介绍直流电机在生活中的应用。
2.知识讲解（30分钟）–讲解直流电机的原理与结构、基本参数和运行特性。
《直流电动机》 学历案
《直流电动机》学历案一、学习目标1、理解直流电动机的工作原理。
2、掌握直流电动机的结构组成。
3、学会分析直流电动机的电磁转矩和转速特性。
4、了解直流电动机的启动、调速和制动方法。
二、学习重难点1、重点（1）直流电动机的工作原理及结构。
（2）电磁转矩和转速特性的分析。
2、难点（1）直流电动机的调速和制动方法。
（2）复杂电路中直流电动机的运行分析。
三、知识回顾在学习直流电动机之前，我们先来回顾一下电磁学的一些基本概念和定律。
1、安培力定律：通电导体在磁场中受到力的作用，其大小与电流大小、导体长度以及磁场强度成正比。
2、电磁感应定律：当导体在磁场中运动或磁场发生变化时，导体中会产生感应电动势。
四、新课导入在日常生活和工业生产中，我们经常会用到各种电动机来驱动不同的设备。
其中，直流电动机因其良好的调速性能和较大的启动转矩而得到广泛应用。
比如，在电动玩具车、电梯、机床等设备中，都能看到直流电动机的身影。
那么，直流电动机是如何工作的呢？它又有哪些特点和应用呢？接下来，让我们一起深入学习直流电动机。
五、直流电动机的工作原理直流电动机是根据通电导体在磁场中受到力的作用这一原理工作的。
如图所示，在一个磁场中放置一个通电导体，导体中的电流方向与磁场方向垂直。
根据安培力定律，导体将受到一个力的作用，这个力的方向可以用左手定则来判断。
当我们把导体做成一个闭合的线圈，并让它在磁场中旋转时，由于线圈的两边在不同的位置受到的力的方向不同，就会使线圈持续旋转起来。
直流电动机的工作过程可以简单概括为：通过电刷和换向器，将直流电源的电流引入电枢绕组，使电枢绕组中的电流方向不断改变，从而在磁场中产生持续的转矩，驱动电动机转动。
六、直流电动机的结构组成直流电动机主要由定子、转子（电枢）、电刷和换向器等部分组成。
1、定子定子是电动机的静止部分，主要由主磁极、机座和电刷装置等组成。
主磁极由铁芯和励磁绕组构成，其作用是产生磁场。
机座用于固定主磁极和支撑整个电动机。
直流电机教案
教案编号1课题直流电动机的结构授课人课型课时2教具原设计者授课时间教学目标1．掌握直流电机的结构2．了解直流电动机的优缺点。
教学重点直流电机的结构教学难点直流电机的结构教学过程(复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）第一课时授课时间第一节直流电机直流发电机与直流电动机在理论上是可逆的。
应用于起重、运输机械、传动机构、精密机械、自动控制系统和电子电器、日常电器中.一、直流电机的构造（一）定子定子由机座、主磁极、换向磁极、电刷组件组成，如图所示.定子的横剖平面图如图所示。
1．机座用铸钢或铜板焊成，用作支撑和保护整机结构，同时又是电机磁路的一部分，有良好的导磁性能和机械强度。
2．主磁极由铁心和励磁绕组组成。
铁心由极身和极靴两部分组成，铁心由1～1.5mm厚的钢板叠压而成如图所示。
励磁绕组绕在铁心外面，主磁极的作用是在励磁绕组中通入励磁电流时产生主磁通.当励磁绕组通入直流电时，铁心就成为一个有固定极性的磁极。
3．换向磁极换向磁极的作用是为了改善换向性能，减小换向火花，削弱电枢磁场。
换向磁极与转子间气隙较大,涡流较小，可用整块钢制成.其上的绕组一般与电枢绕组串联，用横截面较大的铜导线绕制。
换向磁极与主磁极数量相等或为其一半，顺着转子旋转的方向排列顺序是：N，N’,S,S’4．电刷组件电刷组件由电刷、刷握、刷杆、刷杆座及压紧弹簧组成,如图所示。
电刷内有用细铜丝编织成的刷辫与外电路导通作用：与换向器配合，连接静止的外电路和转动的电枢电路。
板书设计(第一课时）一、直流电机的构造（一）定子1．机座2．主磁极3．换向磁极4．电刷组件教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等)1、对主磁极和换向磁极概念模糊2、对电刷的作用不太理解教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等)第二课时授课时间复习提问：直流电动机的定子结构及各部分的作用（二）电枢电枢又称转子，作用是在励磁磁场作用下，产生感应电动势和电磁转矩，实现电能与机械能之间的转换。
电机学学习课件教学课件PPT直流电动机
一、基本方程式
（1）电流方程 （2）电势平衡式
I I f Ia
U
I
Te,n
If Ia
Ea Ra
Rf
电枢回路： U Ea Ia (Ra R )
励磁回路：
U I f Rf
U > Ea
重要的转速公式
n U Ia (Ra R ) Ce
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
人为特性的几点补充
（1）考虑电枢反应时，会使机械特性上翘。影响稳定 性。通过补偿绕组改善。
（2）机械特性的确定。特殊点（n0，0），（nN，TN)
（3）通过电机的数据铭牌估算机械特性
n0
UN Ce N
,
Ce N
EaN nN
UN
I N Ra nN
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Te CT
Ra
n
U Ce
Ra CeCT 2
Te
n
可得
Ra CeCT 2
机械特性是稍下降的直线， 计及饱和， 成为水平或上翘。
Te
School of Electrical and Engineering , Jiangsu University
Electrical Machinery
硬特性:从并励电动机转速随所需电磁转矩的增加而 稍有变化。
Electrical Machinery
电枢回路串电阻的人为机械特性
电枢串电阻人为特性的特点： （1）理想空载转速n0与固有机械特性的n0相同；
《电机学》电子教案
《电机学》电子教案电机学电子教案第一节电机的基本原理一、电机的分类1.直流电机2.交流电机3.步进电机4.永磁同步电机5.阻尼电机二、电机的工作原理1.电磁感应原理2.洛伦兹力原理3.滑差转子原理第二节直流电机的工作原理一、直流电机的结构1.电枢2.磁场3.磁极二、直流电机的工作原理1.电流通过电枢产生磁场2.磁场与电枢之间产生转矩3.转矩驱动转子转动三、直流电机的性能参数1.额定转速2.额定功率3.额定电流第三节交流电机的工作原理一、感应电动机1.工作原理2.转子结构3.转子工作原理二、同步电动机1.工作原理2.磁场同步3.转矩产生第四节步进电机的工作原理一、步进电机的结构1.定子3.步进机构二、步进电机的工作原理1.脉冲信号驱动2.步进角度3.步进精度第五节永磁同步电机的工作原理一、永磁同步电机的结构1.永磁体2.定子3.转子二、永磁同步电机的工作原理1.磁场同步2.转矩产生3.功率系数第六节阻尼电机的工作原理一、阻尼电机的结构1.铝制电枢2.铁质定子二、阻尼电机的工作原理1.铝制电枢制动2.阻尼环减震3.变速范围结语通过本次课程学习，可以了解到电机的基本原理、各种类型电机的工作原理以及性能参数。
同时也可以了解到不同类型电机在不同应用领域中的特点和优势，为以后的电机应用和设计提供了重要的参考。
希望同学们能够认真学习，掌握电机学的基本知识，为将来的工作奠定坚实的基础。
直流电动机 教案一
直流电动机教案一一、教学目标1.知识与技能：（1）理解直流电动机的基本构造和工作原理。
（2）掌握直流电动机的启动、调速和制动方法。
（3）学会直流电动机的故障分析和维修。
2.过程与方法：（1）通过观察和实验，培养动手操作和解决问题的能力。
（2）通过小组讨论，提高合作交流和自主学习的能力。
3.情感态度与价值观：（1）培养对电机技术的兴趣和热爱。
二、教学重难点1.教学重点：（1）直流电动机的基本构造和工作原理。
（2）直流电动机的启动、调速和制动方法。
2.教学难点：（1）直流电动机的故障分析和维修。
（2）直流电动机的运行特性。
三、教学过程1.导入新课（1）提问：同学们，你们在生活中有哪些地方用到电动机？2.直流电动机的基本构造和工作原理（1）讲解直流电动机的基本构造，包括定子、转子、电刷、换向器等部分。
（2）通过动画或实物模型，展示直流电动机的工作原理。
（3）引导学生理解电磁感应现象和电磁力矩的概念。
3.直流电动机的启动、调速和制动（1）讲解直流电动机的启动方法，包括直接启动、降压启动、电阻启动等。
（2）讲解直流电动机的调速方法，包括电阻调速、电枢电压调速、磁场调速等。
（3）讲解直流电动机的制动方法，包括能耗制动、反接制动、回馈制动等。
4.直流电动机的故障分析和维修（1）讲解直流电动机常见的故障类型，如绕组短路、绝缘老化、电刷磨损等。
（2）通过案例分析和实物演示，引导学生掌握直流电动机的维修方法。
5.实验操作（1）分组进行直流电动机的组装和调试实验。
（2）引导学生观察和记录实验数据，分析直流电动机的运行特性。
（2）教师对学生的回答进行点评和补充。
（3）布置课后作业，巩固所学知识。
四、教学反思本节课通过讲解、演示、实验等多种教学手段，使学生掌握了直流电动机的基本构造、工作原理、启动、调速、制动和维修方法。
在教学过程中，注意引导学生主动参与，培养其动手操作和解决问题的能力。
但需要注意的是，部分学生在实验操作中可能存在安全隐患，教师在教学过程中要时刻提醒学生注意安全。
《直流电机教案版》课件
《直流电机教案版》PPT课件第一章：直流电机概述1.1 直流电机的定义介绍直流电机的概念和基本原理解释直流电机的工作原理和特点1.2 直流电机的分类介绍直流电机的主要类型，包括永磁直流电机、有刷直流电机和无刷直流电机解释每种类型的结构和应用场景第二章：直流电机的基本结构2.1 磁铁和线圈介绍磁铁和线圈在直流电机中的作用和结构解释磁铁的极性和线圈的绕组方式2.2 换向器和电刷介绍换向器和电刷的作用和结构解释换向器的工作原理和电刷的维护方法第三章：直流电机的工作原理3.1 电能转换为机械能解释电能如何转换为机械能的过程介绍电机的电磁力和转矩的概念3.2 机械能转换为电能解释机械能如何转换为电能的过程介绍电机反转和制动的概念第四章：直流电机的特性4.1 转速特性介绍转速特性及其与电机参数的关系解释转速与电压、电流和负载之间的关系4.2 转矩特性介绍转矩特性及其与电机参数的关系解释转矩与电流、电压和负载之间的关系第五章：直流电机的控制5.1 开关控制介绍开关控制在直流电机中的应用解释开关控制原理和控制电路5.2 调速控制介绍调速控制在直流电机中的应用解释调速控制原理和控制方法第六章：直流电机的应用6.1 工业应用介绍直流电机在工业生产中的应用，如电动机、搅拌机等解释直流电机在工业应用中的优势和特点6.2 交通工具应用介绍直流电机在交通工具中的应用，如电动汽车、电动自行车等解释直流电机在交通工具应用中的优势和特点第七章：直流电机的维护与保养7.1 日常维护介绍直流电机日常维护的内容和方法解释维护的重要性以及如何延长电机寿命7.2 故障排除介绍常见直流电机故障及其原因解释故障排除方法和预防措施第八章：直流电机的安全操作8.1 操作规范介绍直流电机的安全操作规范和要求解释操作不当可能导致的危险和事故8.2 紧急处理介绍直流电机发生故障时的紧急处理方法解释如何应对突发情况以确保人身和设备安全第九章：直流电机的发展趋势9.1 技术创新介绍直流电机技术发展趋势，如高效、节能、环保等解释新技术在直流电机中的应用和优势9.2 市场前景介绍直流电机市场发展趋势和应用领域分析市场需求和产业发展前景第十章：复习与练习10.1 复习重点内容回顾本课件讲述的主要内容和知识点强调重点和难点，帮助学生巩固记忆10.2 练习题设计一些关于直流电机的问题，包括选择题、填空题和简答题提供答案和解题思路，帮助学生检验学习效果重点和难点解析六、直流电机的应用：这一章节介绍了直流电机在不同领域中的应用，包括工业生产和交通工具。
1直流电机讲义教案版
0.1 概述
电机是利用电磁感应原理工作的机械。 电机常用的分类方式有两种：一是按功能用途分，有发电机、电动机、 变压器和控制电机四大类；二是按电机结构或转速分，有变压器和旋转 电机。
电 机 的 分 类
就 能 量 转 换 的 功 能 来 看
按 学 科 的 不 同 根 据 应 用 场 合 的 要 求 和 电 源 的 不 同
发 电 机 电 动 机 变 压 器 控 制 电 机静 止 电 机旋 转 电 机 （ 变 压 器 ）
直 流 电 机交 流 电 机
0.1 概述
电机
变压器
旋转电机
直流电机
直流发电机
直流电动机 同步电机
交流电机 控制电机
异步电机
同步发电机 同步电动机 异步发电机 异步电动机
0.1 概述
电机拖动系统是用电动机来拖动机械运行的系统。包括： 电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分。
精品
1直流电机教案版
第一讲：本课程概述
本课程主要章节内容：直流电机；直流电动机的 电力拖动；变压器；三相异步电动机；三相异步 电动机的电力拖动；同步电机；驱动和控制微电 机；风力发电机
0 本课程概述
0.1 电机及电力拖动系统简介 0.2 本课程的性质、任务和内容 0.3 本课程的特点及学习方法 0.4 风力发电机组简介
本课程的内容有直流电机、直流电动机的电力拖动、变压 器、三相异步电动机、三相异步电动机的电力拖动、同步电 机、驱动和微控电机、电动机的选择八个部分。
0.3 本课程的特点及学习方法
电机及拖动是一门理论性很强的技术基础课，同时又具有专业 课的性质，涉及的基础理论和实际知识面广，是电磁学、动力 学、热力学等学科知识的综合。用理论分析电机及拖动的实际 问题时，必须结合电机的具体结构，采用工程观点和分析方法。 掌握基本理论的同时，还要注意培养实验操作技能和计算方法。
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UC
MM
.R D D
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RD D
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“直-直”传动装置示意图
2.1 概述
电力牵引传动系统的分类：
2、“交﹣直”传动装置 交流供电，经整流，直流（脉流） 串励电机传动。 特点：交流高压供电（25kV单相工 频）
（1）接触网用材↓、线路损耗↓； （2）利于提高机车功率（无“直﹣ 直”传动网压与电机端压间的制约）
电枢绕组
波绕组
单叠绕组 复叠绕组 单波绕组
复波绕组
蛙绕组
2.2 直流电机的电枢绕组
2.电枢绕组的分类
2.2 直流电机的电枢绕组
3.电枢绕组的几个基本概念 （1）绕组元件（线圈）
2.2 直流电机的电枢绕组
（2）元件边
2.2 直流电机的电枢绕组
（3）端接
SaSbMb NhomakorabeaMa
Mb
利用渐开线的每一点的空间坐标准 确描述端部。
Zi uZ
2.2 直流电机的电枢绕组
（5）虚槽数、换向片数以及元件数的数量关系
每个元件有两个元件边，每个换向片与两个元件边相连， 每个虚槽有上、下两层放置元件边。
SKZi
2.2 直流电机的电枢绕组
（6）几种节距
第一节距 y 1
每个元件的两个元件边在 电枢表面的跨距，以虚槽 数来表示。为了使元件中 感应的电动势最大，y1应 接近一个极距。
N极下的磁通方向为负
S
S极下的磁通方向为正
+
直流电机的工作原理
磁场分布
N
S
直流电机的工作原理
发电机原理
2
3
eBlv
直流电机的工作原理
发电机运行的机电总结
电枢绕组内部电动势和电流是交流电
电刷间的电动势和电流是直流电
电磁转矩的方向与电枢转动方向相反， 是制动性质
直流电机的工作原理
电动机工作原理：在直流电动机中，外加电压并 非直接加于线圈，而是通过电刷和换向器再加到线 圈上的。所以，导体中的电流将随其所处磁极极性 的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向 始终保持不变。
求输入额定功率和额定电流。
2.2 直流电机的电枢绕组
1.电枢绕组的基本特点
（1）产生尽可能大的电动势，并有良好的波形 （2）能通过足够大的电流，以产生并承受所需的 电磁力和电磁转矩 （3）结构简单，连接可靠 （4）便于维护和检修 （5）对直流电机来说，应保证换向良好
2.2 直流电机的电枢绕组
2.电枢绕组的分类 叠绕组
电机学_直流电机部分1
2.1 概述 直流电机的用途
测速 伺服
励磁机 电源
2.1 概述
电力牵引传动系统的分类：
1、“直﹣直”传动装置 最早应用，直流供电、串励
电动机传动。 特点： （1）直流串励电动机传动，其调 速方便、结构简单、造价经济； （2）直流供电，网压不高，限制 机车功率的提高，不适于铁路干 线大功率机车。
额定功率：PN 额定电压：UN 额定电流：IN
额定转速：nN 额定效率：ηN
额定转矩：TN
直流电机的额定值
电机的额定功率定义为电机的额定输出功率
1.对于发电机来说是其电端口输出的电功率.
pNUNIN
2.对于电动机来说是其转轴上输出的机械功率.
pNN U NIN
直流电机的额定值
额定值是客观评价和选择电机的基本依据， 一般来说都应该让电机运行于额定状态
渐开线的每点切线与线棒间的电动 力垂直，其机械性能好，同时渐开 线端部组成的篮式线圈轴向长度短 、抗短路力矩和冲击力强。
2.2 直流电机的电枢绕组
（3）端接
Sa
Sb
Mb
Ma
Mb
2.2 直流电机的电枢绕组
（4）虚槽
在槽数一定的情况下，为了增加元件数，通常每个槽的上 下层放多个元件边。从而引进了虚槽的概念。
UC T
ZL
.. .. ..
=
3~
=
3~
=
3~
=
3
~
N
D~
D~
D~
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“交-直-交”传动装置示意图
2.1 概述 电力牵引传动系统的分类：
3、 “交﹣直﹣交”传动装置
2.1 概述
电力牵引传动系统的分类：
4、“交﹣交”传动装置 没有中间直流环节的交流变频传动。
5、“直﹣交”传动装置 直流供电，转变成三相交流变频传动。（目前，地铁广泛采用）
三相电机传动。
特点：（1）交流电机优点(结构简单、 运行可靠、体积小、重量轻、造价低 等优点)；（2）可用功率↑（电机无整 流子对功率的限制); （3）交流电机性能（动力指标良好、 牵引性能优越→功率系数↑、通讯干扰 ↓、电机维修量↓）。应用：重载、高 速。 注：目前多采用一台逆变器并联2～4 台电机（图中是带一台）。
UC T
.. . . ..
~~ 3 ~
~~ 3 ~
~~ 3 ~
~~ 3 ~ B P
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N
. . ..
D~
D~
D~
D~
“交-交”传动装置示意图
D~ D~ D~ D~
“直-交”传动装置示意图
2.1 概述 直流电机的工作原理
直流电机模型
直流电机的工作原理
磁场方向规定
N
从电枢进入磁极的磁通方向为正方向
2. 机座
直流电机的主要部件
3. 电枢铁心
直流电机的主要部件
4. 电枢绕组
直流电机的主要部件
5. 换向器
直流电机的主要部件
6.直流电机电枢
直流电机的主要部件
7.电刷装置
直流电机的额定值
电机根据设计数据和试验数据而确定的正常运行 状况称为额定运行工况.
表征额定运行工况的物理量称为电机的额定值
（3）可控硅多段桥整流→改善机车 功率系数。
应用：铁路干线大功率机车。
.
iT
a .D 1
T1
.
u1
x1
D 2 ..
T2 ud M
b c
. . D 3 T 3 T 5
.
x2
. . D 4 T 4 T 6
“交-直” 装置传动示意图
2.1 概述
电力牵引传动系统的分类：
3、 “交﹣直﹣交”传动装置
交流供电，经整流再逆变成交流，
F Bli
电磁转矩的方向与转速方向 相同，是驱动性质的
直流电机的工作原理
发电机惯例和电动机惯例
直流电机的主要部件
主要由定子、转子两部分组成
直流电机
定子
转子
机座 主磁极
电枢铁心
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
直流电机的主要部件
直流电机的主要部件
1. 主磁极与换向极
直流电机的主要部件
过载运行导致电机过热，加速绝缘老化， 降低使用寿命甚至烧毁电机
轻载运行电机效率降低，浪费电机容量
总之，额定运行是电机最经济、安全以及总体最佳 的运行状态
直流电机的额定值 例2.1 已知一台直流发电机:PN=180kW,UN=230V,ηN=89.5%,
求输入额定功率和额定电流。
例2.2 已知一台直流电动机:PN=100kW,UN=220V,ηN=89%,