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直流电机的工作原理

 发布时间:2014-09-01 点击量:1043
        电机是使机械能与电能相互转换的机械,直流电机把直流电能变为机械能。作为机电执行元部件,直流电机内部有一个闭合的主磁路。主磁通在主磁路中流动,同时与两个电路交联,其中一个电路是用以产生磁通的,称为激磁电路,另外一个是用来传递功率,称为功率回路或者电枢回路。现行的直流电动机都是旋转电枢式,也就是说激磁绕组及其所包围的铁芯组成的磁极为定子,带换向单元的电枢绕组和电枢铁芯结合构成直流电动机的转子。
 
        直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机,广泛应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。
 
        直流电动机的构造分为两部分:定子与转子。记住定子与转子都是由那几部分构成的, 注意不要把换向极与换向器弄混淆了,分清他们两个的作用。定子包括:主磁极,机座,换向极,电刷装置等。转子包括:电枢铁芯,电枢绕组,换向器,轴和风扇等。
直流电动机的励磁方式直流电动机的性能与它的励磁方式密切相关,通常直流电动机的励磁方式有4种:直流他励电动机、直流并励电动机、直流串励电动机和直流复励电动机。掌握4种方式各自的特点:直流他励电动机: 励磁绕组与电枢没有电的,励磁电路是由另外直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。直流并励电动机: 并励绕组两端电压就是电枢两端电压,但是励磁绕组用细导线绕成,其匝数很多,因此具有较大的电阻,使得通过他的励磁电流较小。直流串励电动机:励磁绕组是和电枢串联的,所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降,励磁绕组的电阻越小越好,所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成,他的匝数较少。
 
        电磁式直流电动机由定子磁极、转子(电枢)、换向器(俗称整流子)、电刷、机壳、轴承等构成,
 
        电磁式直流电动机的定子磁极(主磁极)由铁心和励磁绕组构成。根据其励磁(旧标准称为激磁)方式的不同又可分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。因励磁方式不同,定子磁极磁通(由定子磁极的励磁线圈通电后产生)的规律也不同。
 
        复励直流电动机的定子磁极上除有并励绕组外,还装有与转子绕组串联的串励绕组(其匝数较少)。串联绕组产生磁通的方向与主绕组的磁通方向相同,起动转矩约为额定转矩的4倍左右,短时间过载转矩为额定转矩的3.5倍左右。转速变化率为25%~30%(与串联绕组有关)。转速可通过消弱磁场强度来调整。
 
        换向器的换向片使用银铜、镉铜等合金材料,用高强度塑料模压成。电刷与换向器滑动接触,为转子绕组提供电枢电流。电磁式直流电动机的电刷一般采用金属石墨电刷或电化石墨电刷。转子的铁心采用硅钢片叠压而成,一般为12槽,内嵌12组电枢绕组,各绕组间串联接后,再分别与12片换向片连接。
 
        串励直流电动机的励磁绕组与转子绕组之间通过电刷和换向器相串联,励磁电流与电枢电流成正比,定子的磁通量随着励磁电流的增大而增大,转矩近似与电枢电流的平方成正比,转速随转矩或电流的增加而迅速下降。其起动转矩可达额定转矩的5倍以上,短时间过载转矩可达额定转矩的4倍以上,转速变化率较大,空载转速甚高(一般不允许其在空载下运行)。可通过用外用电阻器与串励绕组串联(或并联)、或将串励绕组并联换接来实现调速。
 
        并励直流电动机的励磁绕组与转子绕组相并联,其励磁电流较恒定,起动转矩与电枢电流成正比,起动电流约为额定电流的2.5倍左右。转速则随电流及转矩的增大而略有下降,短时过载转矩为额定转矩的1.5倍。转速变化率较小,为5%~15%。可通过消弱磁场的恒功率来调速。
 
        他励直流电动机的励磁绕组接到独立的励磁电源供电,其励磁电流也较恒定,起动转矩与电枢电流成正比。转速变化也为5%~15%。可以通过消弱磁场恒功率来提高转速或通过降低转子绕组的电压来使转速降低。
 
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