直流电机教材

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1、 核准核准 審審查查 CCT30 許海峰許海峰 (Tel6763）【直流直流電動電動机机】1种類2工作原理3使用方法4選用方法主要內容介紹直流电动机一般可分為電磁式和永磁式，電磁式電動机除了必须给电枢绕组外接直流电源外，还要给励磁绕组通以直流电流用以建立磁场。电枢绕组和励磁绕组可以用两个电源单独供电，也可以由一个公共电源供电。按励磁方式的不同，直流电动机可以分为他励并励、串励和复励等形式。由于励磁方式不同，它们的特性也不同。一直流電動的种類1 1、他励电动机、他励电动机 他励电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个电源供电，如图1所示。他励电动机由于采用单独的励磁电源，设备较复杂。但这种电动机调速

2、范围很宽，多用于主机拖动中。 2 2、并励电动机、并励电动机 并励电动机的励磁绕组是和电枢绕组并联后由同一个直流电源供电，如图2所示，这时电源提供的电流I等于电枢电流Ia和励磁电流If之和，即I=Ia+If。 并励电动机励磁绕组的特点是导线细、匝数多、电阻大、电流小。这是因为励磁绕组的电压就是电枢绕组的端电压，这个电压通常较高。励磁绕电阻大，可使If减小，从而减小损耗。由于If较小，为了产生足够的主磁通，就应增加绕组的匝数。由于If较小，可近似为I=Ia。并励直流电动机的机械特性较好，在负载变时，转速变化很小，并且转速调节方便，调节范围大，启动转矩较大。因此应用广泛。3 3串励电动机串励电动机

3、串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联之后接直流电源，如图3所示。串励电动机励磁绕组的特点是其励磁电流If就是电枢电流Ia，这个电流一般比较大，所以励磁绕组导线粗、匝数少，它的电阻也较小。串励电动机多于负载在较大范围内变化的和要求有较大起动转矩的设备中。4 4、复励电动机、复励电动机 这种直流电动机的主磁极上装有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，另一个与电枢绕组并联，如图4所示，所以复励电动机的特性兼有串励电动机和并励电动机的特点，所以也被广泛应用。 5 5、永磁电電動机、永磁电電動机這种直流電動机沒有勵磁繞組直接以永久磁鐵建立磁場來使轉子轉動。這种電動机在許多小型電子產品上得到了廣泛應用。在以上

4、四种类型的直流电动机中，以并励直流电动机和他励直流电动机应用最为广泛。二直流電動的工作原理二直流電動的工作原理1 1直流电动机的结构直流电动机的结构直流电动机主要由磁极、电枢、换向器三部分组成，其结构如图5所示。（1）磁极。磁极是电动机中产生磁场的装置，如图5所示。它分成极心和极掌两部分。极心上放置励磁绕组，极掌的作用是使电动机空气隙中磁感应强度的分布最为合适，并用来挡住励磁绕组；磁极是用钢片叠成的，固定在机座（即电机外壳）上；机座也是磁路的一部分。机座常用铸钢制成。（2）电枢。电枢是电动机中产生感应电动势的部分。直流电动机的电枢是旋转的，电枢铁心呈圆柱状，由硅钢片叠成，表面冲有槽，槽中放有电

5、枢绕组，如图7所示。（3）换向器（整流子）换向器是直流电动机的一种特殊装置，其外形如图8所示，主要由许多换向片组成，每两个相邻的换向片中间是绝缘片。在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路联接。换向器是直流电动机的结构特征，易于识别。 2 2直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理在电刷AB之间加上直流电压U，电枢线圈中的电流流向为：N极下的有效边中的电流总是一个方向，而S极下的有效边中的电流总是另一个方向。这样两个有效边中受到的电磁力的方向一致，电枢开始转动。通过换向器可以实现线圈的有效边从一个磁极如N极转到另一个磁极下如S极时，电流的方向同时发生改变，从而电磁力或电

6、磁转距的方向不发生改变。电磁转距是驱动转距，其大小也为：T=KTIa。电动机的电磁转距T必须与机械负载转距T2及空载损耗转距T0相平衡。即T=T2+ T0另外当电枢绕组在磁场中转动时，线圈中也要产生感应电动势E，这个电动势的方向与电流或外加电压的方向相反，称之为反电动势。其大小为：E=kEn方向与Ia相反。現在我們來具体分析一下直流電動机是怎樣轉動的。圖a中直流電流從電刷B換向器E流入,經線圈abcd從換向器F電刷A流出。線圈ab和cd分別受到電磁力的作用通過左手定則判斷可知產生的電磁力F的方向如圖a所示線圈便順時針方向轉動起來。圖b中線圈轉到平衡位置時兩電刷恰好接触到兩半環間的絕緣部分線圈由

7、于慣性作用繼續轉動轉過平衡位置以后電流即改變方向。圖c中与圖a中電流流向恰好相反但根据左手定則可知電磁力方向如圖所示線圈仍然以順時針方向轉動。圖d中線圈又轉到平衡位置電流又自動改變方向繼續轉動。就這樣線圈便周而复始的轉動起來。三、直流电动机的使用三、直流电动机的使用 直流电动机的使用主要包括起动、调速等。这里我們以并励直流电动机为例讨论其起动和调速情况。 起動起動 1 1定义定义电动机接到规定电源后，转速从零上升到稳态转速的过程称为起动过程。这里分析稳态起动即 n=0,Ea=0 之瞬间，起动电流将很大。起动问题是评价电动机性能的重要方面之一。这是一个动态过程。但这里只介绍稳态情况，即在电动机接

8、入电源瞬间，转子待转而未转动这一瞬间的状态。系统要求起动电流要小，起动转矩要大的原因是要保证电源供电质量和起动时间要短。 2 2对电动机起动的要求对电动机起动的要求 a起动电流要小；b起动转矩要大；c起动设备要简单便可靠。3 3起动方法起动方法(1)(1)直接起动（即全压起动）直接起动（即全压起动）操作方法简便，不需任何起动设备，只需两个开关（励磁开关和电枢开关）即可但起动时冲击电流很大，可达（1020）IN，从而冲击电源电压，影响同一电源的其他设备正常运行。还对电机本身造成换向困难引起较大火花。故全压起动仅用于微小型电动机的起动。(2)(2)在电枢回路外串电阻在电枢回路外串电阻RstRst起