《電機(jī)技術(shù)》3.1.1 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)、原理和銘牌任務(wù)手冊(cè)

直流電機(jī)結(jié)構(gòu)、原理和銘牌【任務(wù)要求】知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)了解直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)掌握直流電動(dòng)機(jī)的工作原理掌握直流發(fā)電機(jī)的工作原理掌握直流電機(jī)的可逆原理理解直流電機(jī)銘牌直流電機(jī)結(jié)構(gòu)的分析直流電動(dòng)機(jī)工作原理的分析與應(yīng)用直流發(fā)電機(jī)工作原理的分析與應(yīng)用直流電機(jī)可逆原理的分析與應(yīng)用直流電機(jī)銘牌的識(shí)讀重點(diǎn)難點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的可逆原理【任務(wù)清單】任務(wù)1：直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)1.定子部分(1)機(jī)座作用:固定主磁極、換向極、端蓋等，機(jī)座還是磁路的一部分，用以通過(guò)磁通的部分稱為磁扼。材料:鑄鋼或厚鋼板焊接而成，具有良好的導(dǎo)磁性能和機(jī)械強(qiáng)度。(2)主磁極作用:產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)。組成:主磁極包括鐵芯和勵(lì)磁繞組兩部分。主磁極鐵芯柱體部分稱為極身，靠近氣隙一端較寬的部分稱為極靴，極靴做成圓弧形，使氣隙磁通均勻極身上套有產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁繞組。材料:主磁極鐵芯一般由1.0mm-1.5mm厚的低碳鋼板沖片疊壓鉚接而成。(3)換向極作用:改善換向。組成:鐵芯、繞組。材料:鐵芯用整塊鋼制成，如要求較高，則用1.0mm-1.5mm厚的鋼板疊壓而成；繞組用粗銅線繞制，流過(guò)的是電樞電流。安裝位置:在相鄰兩主磁極正中間。(4)電刷裝置作用:既起連接內(nèi)外電路的作用，又起交流、直流變換作用。組成:電刷、刷握、刷桿、刷桿架、彈簧、銅辮構(gòu)成，如圖9-4所示。一般情況下，電刷組的個(gè)數(shù)等于主磁極的個(gè)數(shù)。2.轉(zhuǎn)子部分(1)電樞鐵芯作用:磁路的一部分。結(jié)構(gòu):用0.5mm厚、兩邊涂有絕緣漆的硅鋼片沖片疊壓而成。其外圓周開(kāi)槽，用來(lái)嵌放電樞繞組。(2)電樞繞組作用:產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、通討電樞申流，它是電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。組成:絕緣導(dǎo)線繞成的線圈(或稱元件)，按一定規(guī)律連接而成。(3)換向器作用:繞組中電流換向。組成:多個(gè)壓在一起的梯形銅片構(gòu)成的一個(gè)圓筒，片與片之間用一層薄云母絕緣，電樞繞組各元件的始端和末端與換向片按一定規(guī)律連接。換向器與轉(zhuǎn)軸固定在一起。任務(wù)2：直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)換向器的作用，與電源負(fù)極相連的電刷B始終和S極下導(dǎo)體相連，故S極下導(dǎo)體中電流方向恒為流出；而與電源正極相連的電刷A始終和N極下導(dǎo)體相連，故N極下導(dǎo)體中電流方向恒為流入。當(dāng)導(dǎo)體ab和cd不斷交替出現(xiàn)在N極和S極下時(shí)，兩導(dǎo)體所受電磁力矩始終為逆時(shí)針?lè)较?，因而使電樞按一定方向旋轉(zhuǎn)。直流電動(dòng)機(jī)是把直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的設(shè)備。它有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn):(1)調(diào)速范圍廣，且易于平滑調(diào)節(jié)；(2)過(guò)載能力強(qiáng)，起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；(3)易于控制，可靠性高。任務(wù)3：直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)由于換向器的作用，使處在N極下面的導(dǎo)體永遠(yuǎn)與電刷A相接觸，處在S極下面的導(dǎo)體永遠(yuǎn)與電刷B相接觸，使電刷A總是呈正電位，電刷B總是呈負(fù)電位，從而獲得直流輸出電勢(shì)。一個(gè)線圈產(chǎn)生的電勢(shì)波形如圖（a）所示，這是一個(gè)脈動(dòng)的直流，不能做直流電源使用。實(shí)際應(yīng)用的直流發(fā)電機(jī)是由很多個(gè)元件和相同個(gè)數(shù)的換向片組成電樞繞組，這樣可以在很大程度上減少其脈動(dòng)幅值，可以看做是穩(wěn)恒電流電源，如圖（b）所示。經(jīng)驗(yàn)表明：一對(duì)磁極范圍內(nèi)電樞繞組匝數(shù)不低于8匝即可得到近似恒穩(wěn)直流電壓。任務(wù)4：直流電機(jī)的可逆原理一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，取決于外界不同的條件。將直流電源加于電刷輸入直流電流，電機(jī)能將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；如用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流電機(jī)的電樞旋轉(zhuǎn)，輸入機(jī)械能，電機(jī)能將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能從電刷輸出。同一臺(tái)電機(jī)既能作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行又能作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的原理，稱為電機(jī)的可逆原理。從直流電機(jī)的工作原理分析還可知：無(wú)論是發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)，其繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電樞電流都是交流，而正、負(fù)電刷的極性卻是固定的，即通過(guò)電刷輸出的（發(fā)電機(jī)）或輸入的（電動(dòng)機(jī)）都是直流。電刷和換向片起著機(jī)械整流的作用，將電刷外部的直流變成電樞繞組內(nèi)的交流（電動(dòng)機(jī)）或?qū)?nèi)部的交流變成電刷外部的直流（發(fā)電機(jī)）。任務(wù):5：直流電機(jī)銘牌1、型號(hào)電機(jī)的型號(hào)一般采用大寫印刷體的漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。一般用途直流發(fā)電機(jī)的類型代號(hào)是ZF，直流電動(dòng)機(jī)的類型代號(hào)是ZD。類型代號(hào)后面的數(shù)字表示電機(jī)的尺寸、規(guī)格。例如ZF423/230表示直流發(fā)電機(jī)電樞鐵芯外徑423mm，鐵芯長(zhǎng)230mm。2.直流電機(jī)的額定值(1)額定功率是指電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行發(fā)電機(jī)向負(fù)載輸出的電功率或電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，單位KW。它等于額定電壓和電流的乘積再乘上電動(dòng)機(jī)的效率，即（直流電動(dòng)機(jī)）（直流發(fā)電機(jī)）(2)額定電壓是指電機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)供給負(fù)載的端電壓或加在電動(dòng)機(jī)兩端的直流電源電壓，單位V。(3)額定電流是指發(fā)電機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)的輸出電流或電動(dòng)機(jī)軸上帶額定機(jī)械負(fù)載時(shí)的輸入電流，單位A。(4)額定轉(zhuǎn)速是指在額定電壓、額定電流和額定輸出功率的情況下的旋轉(zhuǎn)速(r/min)。（5）勵(lì)磁方式是指主磁極勵(lì)磁繞組供電的方式及它與電樞繞組的連接方式?！救蝿?wù)拓展】請(qǐng)認(rèn)真思考并回答下列問(wèn)題1、試敘述直流發(fā)電機(jī)的工作