直流電機考工

直流電動機工作原理直流電動機的應(yīng)用

本章主要討論直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，討論直流電機的磁場分布、感應(yīng)電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電樞反應(yīng)及影響、換向及改善換向方法，分析直流發(fā)電機的運行特性和直流電動機的工作特性。優(yōu)點：起動性能和調(diào)速性能好，過載能力大。缺點：存在電流換向問題，結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，是由有色金屬多，價格昂貴，運行可靠性差。1.1直流電機的結(jié)構(gòu)直流電動機結(jié)構(gòu)：主要由定子、轉(zhuǎn)子（電樞）兩大部分組成一、直流電動機定子部分：直流電機的定子由主磁極、機座、換向極、端蓋和電刷裝置等部件組成。主磁極：主要作用是建立主磁場。換向極：主要作用是改善換向，安裝在兩相鄰主磁極之間，是由換向極鐵心和套在鐵心上的換向極繞組構(gòu)成。

機座——機座有兩個作用，一是作為主磁極的一部分，二是作為電機的結(jié)構(gòu)框架。機座中作為磁通通路疊部分稱為磁軛。機座的兩端裝有端蓋。端蓋——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)子連為一體。同時端蓋對電機內(nèi)部還起防護(hù)作用。電刷裝置——電刷裝置是電樞電路的引出（或引入）裝置，它由電刷，刷握，刷桿和連線等部分組成。直流電動機轉(zhuǎn)子部分：轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承、風(fēng)扇等。電樞鐵心——電樞鐵心既是主磁路的組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。為減少電樞鐵心內(nèi)的渦流損耗，鐵心一般用厚0.5mm且沖有齒、槽硅鋼片疊壓夾緊而成。電樞繞組——電樞繞組由一定數(shù)目的電樞線圈按一定的規(guī)律連接組成，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(jìn)行機電能量轉(zhuǎn)換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)線繞成，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要妥善地絕緣（右圖），并用槽楔壓緊。換向器——在直流電動機中，換向器起逆變作用，因此換向器是直流電機的關(guān)鍵部件之一。換向器由許多換向片排成一個圓筒，其間用云母片絕緣，兩端再用兩個V形環(huán)夾緊而構(gòu)成。1.2直流電動機的工作原理

1.2.1直流電動機的物理模型圖解釋其中固定部分（定子）上，裝設(shè)了一對直流勵磁的靜止的主磁極N和S，在旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）上裝設(shè)電樞鐵心。在電樞鐵心上電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對固定不動的碳刷，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。1.直流電動機線圈初態(tài)受力分析：由左手定則得ab受力向上，cd受力向下。這兩個力不是平衡力。運動分析：在這兩個力作用下，線圈作順時針轉(zhuǎn)動。1.2.2直流電機的轉(zhuǎn)動原理2.線圈到了90°受力分析：此時換向器與碳刷沒接觸，線圈不受力。運動分析：由于慣性線圈將繼續(xù)轉(zhuǎn)動。3.線圈過了90°后換向器：線圈轉(zhuǎn)過90°后，換向器換向，線圈上電流發(fā)生變化。受力分析：線圈轉(zhuǎn)過90°后ab受力向下，cd受力向上。運動分析：線圈繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動。4.線圈轉(zhuǎn)到270°受力分析：線圈轉(zhuǎn)到270°時，換向器又和碳刷沒接觸，線圈不受力。運動分析：由于慣性線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動。換向器：此時，換向器又換向，電流方向也變化，線圈仍繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動。結(jié)論：換向器可自動改變線圈中電流方向，能使線圈不停地轉(zhuǎn)動下去。綜上可知，通過換向器配合電刷的機械換向作用將外部的直流電流變成直流電動機電樞繞組大小不變、極性交替變化的交變電流，這才使得電樞繞組在穩(wěn)恒磁場中受到方向不變的轉(zhuǎn)矩作用，從而帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能。1.3直流發(fā)電機原理

直流發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機械。一臺直流電機，原則上既可以做直流電動機運行，又可以做直流發(fā)電機運行，這叫做直流電機的可逆原理。當(dāng)原動機驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)時同，線圈12將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如下圖，導(dǎo)體1在N極下，高電位接電刷A，；導(dǎo)體2在S極下，低電位接電刷B；電刷A極性為正，電刷B極性為負(fù)。導(dǎo)體轉(zhuǎn)過180度，導(dǎo)體2在N極下，高電位接電刷A，；導(dǎo)體1在S極下，低電位接電刷B；仍然是電刷A極性為正，電刷B極性為負(fù)，將內(nèi)部交變的感應(yīng)電動勢變成外部的直流電壓，向負(fù)載供電。1.4直流電機的銘牌數(shù)據(jù)額定值是制造廠對各種電氣設(shè)備在指定工作條件下運行時所規(guī)定的一些量值。在額定狀態(tài)下運行時，可以保證各電氣設(shè)備長期可靠地工作。并具有優(yōu)良的性能。額定值也是制造廠和用戶進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計或試驗的依據(jù)。額定值通常標(biāo)在各電氣的銘牌上，故又叫銘牌值。直流電動機的主要額定值主要有：⒈額定功率PN：對于直流電動機，PN是指電動機軸上輸出的機械功率，所以公式中還應(yīng)有效率ηN存在。PN＝UNINηN，以“w”或馬力為單位。⒉額定電壓UN：指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以“V”為量綱單位。⒊額定電流IN：

指電機在額定電