直流電機的工作原理

1、直流電機的工作原理直流電機的工作原理講師：王偉1.1 直流電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理1.1.1 直流電機的主要結(jié)構(gòu)主磁極主磁極：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁繞組構(gòu)成：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁繞組構(gòu)成換向磁極換向磁極：改善換向。：改善換向。電刷裝置電刷裝置：與換向片配合：與換向片配合, ,完成直流與交流的互換完成直流與交流的互換機座和端蓋機座和端蓋：起支撐和固定作用。：起支撐和固定作用。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子電樞鐵心電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞繞組電樞繞組：由帶絕緣的導(dǎo)線繞制而成，是電路部分。：由帶絕緣的導(dǎo)線繞制而成，是電路部分。換向器換向器：

2、與電刷裝置配合與電刷裝置配合, ,完成直流與交流的互換完成直流與交流的互換轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸軸承軸承3主磁極主磁極：主磁極的作用是建立主磁主磁極的作用是建立主磁場。絕大多數(shù)直流電機的主磁極不場。絕大多數(shù)直流電機的主磁極不是用永久磁鐵而是由是用永久磁鐵而是由勵磁繞組勵磁繞組通以通以直流電流來建立磁場。主磁極由主直流電流來建立磁場。主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組組 構(gòu)成。主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一構(gòu)成。主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一端的擴大的部分稱為端的擴大的部分稱為極靴極靴，它的作，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場分布，并使磁場分布，并使勵磁

3、繞組勵磁繞組容易固定。容易固定。4機座機座 機座有兩個作用，一是機座有兩個作用，一是作為主磁極的一部分，二是作為電作為主磁極的一部分，二是作為電機的結(jié)構(gòu)框架。機的結(jié)構(gòu)框架。 機座中作為機座中作為磁極磁極間磁的通路部分間磁的通路部分稱為稱為磁軛磁軛。機座一。機座一般用厚鋼板彎成筒形以后焊成，或般用厚鋼板彎成筒形以后焊成，或者用鑄鋼件（小型機座用鑄鐵件）者用鑄鋼件（小型機座用鑄鐵件）制成。機座的兩端裝有端蓋。制成。機座的兩端裝有端蓋。5換向極換向極 換換 向極是安裝在兩相向極是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個小磁極，它的鄰主磁極之間的一個小磁極，它的作用是作用是改善直流電機的換向情況，改善直流電機的換

4、向情況，使電機運行時不產(chǎn)生有害的火花。使電機運行時不產(chǎn)生有害的火花。換向極結(jié)構(gòu)和主磁極類似，是由換換向極結(jié)構(gòu)和主磁極類似，是由換向極鐵心向極鐵心 和套在鐵心上的換向極和套在鐵心上的換向極繞組構(gòu)成，并用螺桿固定在機座上。繞組構(gòu)成，并用螺桿固定在機座上。換向極的個數(shù)一般與主磁極的極數(shù)換向極的個數(shù)一般與主磁極的極數(shù)相等，在功率很小的直流電機中，相等，在功率很小的直流電機中，也有不裝換向極的。換向極繞組在也有不裝換向極的。換向極繞組在使使 用中是和電樞繞組相串聯(lián)的，用中是和電樞繞組相串聯(lián)的，要流過較大的電流，因此和主磁極要流過較大的電流，因此和主磁極的串勵繞組一樣，導(dǎo)線有較大的截的串勵繞組一樣，導(dǎo)線有

5、較大的截面。面。 6端蓋端蓋 端蓋裝在機座兩端并通端蓋裝在機座兩端并通過端蓋中的軸承支撐轉(zhuǎn)子，將定轉(zhuǎn)過端蓋中的軸承支撐轉(zhuǎn)子，將定轉(zhuǎn)子連為一體。同時端蓋對電機內(nèi)部子連為一體。同時端蓋對電機內(nèi)部還起防護作用。還起防護作用。7電刷裝置電刷裝置電電 刷裝置是電樞電刷裝置是電樞電路的引出（或引入）裝置，它由電路的引出（或引入）裝置，它由電刷，刷握，刷桿和連線等部分組成，刷，刷握，刷桿和連線等部分組成，右圖所示，電刷是石墨或金屬石墨右圖所示，電刷是石墨或金屬石墨組成的導(dǎo)電塊，放在刷握內(nèi)用彈簧組成的導(dǎo)電塊，放在刷握內(nèi)用彈簧以一定的以一定的 壓力按放在換向器的表壓力按放在換向器的表面，旋轉(zhuǎn)時與換向器表面形成滑

6、動面，旋轉(zhuǎn)時與換向器表面形成滑動接觸。刷握用螺釘夾緊在刷桿上。接觸。刷握用螺釘夾緊在刷桿上。每一刷桿上的一排電刷組成一個電每一刷桿上的一排電刷組成一個電刷組，同極性的各刷桿用連線連在刷組，同極性的各刷桿用連線連在一一 起，再引到出線盒。刷桿裝在起，再引到出線盒。刷桿裝在可移動的刷桿座上，以便調(diào)整電刷可移動的刷桿座上，以便調(diào)整電刷的位置。的位置。 8電樞鐵心電樞鐵心 電樞鐵心既是主磁電樞鐵心既是主磁路的組成部分，又是電樞繞組支撐路的組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。為減少電樞鐵心內(nèi)的渦流的槽內(nèi)。為減少電樞鐵心內(nèi)的渦流損耗，鐵心一般用厚損

7、耗，鐵心一般用厚0.5mm且沖有且沖有齒、槽的型號為齒、槽的型號為DR530或或DR510的的硅鋼片疊壓夾緊而成，如圖所示。硅鋼片疊壓夾緊而成，如圖所示。小型電機的電樞鐵心沖片直接壓裝小型電機的電樞鐵心沖片直接壓裝在軸上，大型電機的電樞鐵心沖片在軸上，大型電機的電樞鐵心沖片先壓裝在轉(zhuǎn)子支架上，然后再將支先壓裝在轉(zhuǎn)子支架上，然后再將支架固定在軸上。為改善通風，沖片架固定在軸上。為改善通風，沖片可沿軸向分成幾段，以構(gòu)成徑向通可沿軸向分成幾段，以構(gòu)成徑向通風道。風道。 9電樞繞組電樞繞組電電 樞繞組由一定數(shù)樞繞組由一定數(shù)目的電樞線圈按一定的規(guī)律連接組目的電樞線圈按一定的規(guī)律連接組成，他是直流電機的電

8、路部分，也成，他是直流電機的電路部分，也是感生電動勢，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進行是感生電動勢，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進行機電能量轉(zhuǎn)換的部分。線圈用絕緣機電能量轉(zhuǎn)換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩的圓形或矩 形截面的導(dǎo)線繞成，形截面的導(dǎo)線繞成，分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)，分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)，上下層以及線圈與電樞鐵心之間都上下層以及線圈與電樞鐵心之間都要妥善地絕緣（右圖），并用槽楔要妥善地絕緣（右圖），并用槽楔壓緊。大型電機電樞繞組的端部通壓緊。大型電機電樞繞組的端部通常緊扎常緊扎 在繞組支架上。在繞組支架上。 10換向器換向器在直流發(fā)電機中，換向器在直流發(fā)電機中，換向器起整流作用，在直流電動機中，換起整流作

9、用，在直流電動機中，換向器起逆變作用，因此換向器是直向器起逆變作用，因此換向器是直流電機的關(guān)鍵部件之一。換向器由流電機的關(guān)鍵部件之一。換向器由許多具有鴿尾形的換向片排成一個許多具有鴿尾形的換向片排成一個圓筒，其間用云母片絕緣，兩端再圓筒，其間用云母片絕緣，兩端再用兩個用兩個V形環(huán)夾緊而構(gòu)成，如形環(huán)夾緊而構(gòu)成，如圖圖3-11所示。每個電樞線圈首端和所示。每個電樞線圈首端和尾端的引線，分別焊入相應(yīng)換向片尾端的引線，分別焊入相應(yīng)換向片的升高片內(nèi)。小型電機常用塑料換的升高片內(nèi)。小型電機常用塑料換向器，這種換向器用換向片排成圓向器，這種換向器用換向片排成圓筒，再用塑料通過熱壓制成。筒，再用塑料通過熱壓制

10、成。 把電刷把電刷A A、B B接到直流電源上，接到直流電源上，電刷電刷A A接正極，電刷接正極，電刷B B接負極。此接負極。此時電樞線圈中將電流流過。時電樞線圈中將電流流過。 直流電動機直流電動機是將電能轉(zhuǎn)變是將電能轉(zhuǎn)變成機械能的旋轉(zhuǎn)機械。成機械能的旋轉(zhuǎn)機械。 在磁場作用下，在磁場作用下，N N極性下導(dǎo)體極性下導(dǎo)體abab受力方向從右向左，受力方向從右向左，S S 極下導(dǎo)極下導(dǎo)體體cdcd受力方向從左向右。該電磁受力方向從左向右。該電磁力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時，電機當電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時，電機轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)。1.1

11、.2 直流電機的工作原理1.1.3 直流電機的銘牌數(shù)據(jù)NP額定功率額定功率指軸上輸出指軸上輸出的機械功率的機械功率額定條件下電機額定條件下電機所能提供的功率所能提供的功率在額定電壓下，運行于在額定電壓下，運行于額定功率時對應(yīng)的電流額定功率時對應(yīng)的電流NI額額定定電電流流在額定電壓、額定電流下，運在額定電壓、額定電流下，運行于額定功率時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速行于額定功率時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速.Nn額額定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速1.1.3 直流電機的銘牌數(shù)據(jù)電動機：是指輸入額定電壓。電動機：是指輸入額定電壓。電機銘牌上還標有其它電機銘牌上還標有其它數(shù)據(jù)，如勵磁電壓、數(shù)據(jù)，如勵磁電壓、出廠日期、出廠編號等。出廠日期、出廠編號等。在額定工況下，電機在額定工況下，電機出線端的平均電壓出線端的平均電壓NU額定電壓額定電壓勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電、是指對勵磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。根據(jù)勵磁方式的不同，的問題。根據(jù)勵磁方式的不同，直流電機可分為下列幾種類型直流電機可分為下列幾種類型:他勵直流電機、并勵直流電機串勵直流電機、復(fù)勵直流電機。 電機運行時，所有物理量與額定值相同電機運行時，所有物理量與額定值相同電機運行于電機運行于額定狀態(tài)。電機的運行電流小于額定電流額定狀態(tài)。電機的運行電流