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直流电机原理

直流电机原理

点击数:7708 次   录入时间:03-04 11:55:44   整理:http://www.55dianzi.com   电工电器基础
流入,经导体 后,从电刷B流出。这时导体 受力方向变为从右向左,导体 受力方向是从左向右,产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。因此,电枢一经转动,由于换向器配合电刷对电流的换向作用,直流电流交替地由导体 流入,使线圈边只要处于 极下,其中通过电流的方向总是由电刷 流入的方向,而在 极下时,总是从电刷 流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向,从而形成一种方向不变的转矩,使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理。

从上述基本电磁情况来看,一台直流电机原则上既可以作为发电机运行,也可以作为电动机运行,只是其输入输出的条件不同而已。如用原动机拖动直流电机的电枢,将机械能从电机轴上输入,而电刷上不加直流电压,则从电刷端可以引出直流电动势作为直流电源,可输出电能,电机将机械能转换成电能而成为发电机;如在电刷上加直流电压,将电能输入电枢,则从电机轴上输出机械能,拖动生产机械,将电能转换成机械能而成为电动机。这种同一台电机,既能作发电机又能作电动机运行的原理,在电机学理论中称为电机的可逆原理。



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直流电机的工作原理仅仅揭示了如何利用基本电磁规律以实现机电能量转换的道理,但是要将其付诸应用,直流电机必须具有能满足电磁和机械两方面要求的合理的结构型式。

直流电机的结构型式是多种多样的,图1.4是一台常用的小型直流电机的结构剖面图。直流电机是由静止的定子部分和转动的转子部分构成的,定、转子之间有一定大小的间隙(以后称为气隙)。现对各主要结构部件的基本结构及其作用简述如下。

 

 

 

图1.4电流电机的结构剖面图

1—换向器;2—电刷装置;3—机座;4—主磁极;

5—换向极;6—端盖;7—风扇;8—电枢绕组;9—电枢铁心

    1.定子部分

直流电机定子部分主要由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成。

(1)主磁极  又称主极。在一般大中型直流电机中,主磁极是一种电磁铁。只有个别类型的小型直流电机的主磁极才用永久磁铁,这种电机叫永磁直流电机。主磁极的作用是能够在电枢表面外的气隙空间里产生一定形状分布的气隙磁密。

图2.5是主磁极的装配图。主磁极的铁心用1~1.5mm厚的低碳钢板冲片叠压紧固而成。把事先绕制好的励磁绕组套在主极铁心外面,整个主磁极再用螺钉固定在机座的内表面上。各主磁极上的励磁绕组联接必须使通过励磁电流时,相邻磁极的极性呈 极和 极交替的排列,为了让气隙磁密沿电枢圆周方向的气隙空间里分布得更加合理一些,铁心下部(称为极靴)比套绕组的部分(称为极身)宽。这样也可使励磁绕组牢固地套在铁心上。

图1.5  直流电机的主磁极

1—主极铁心;2—励磁绕组;3—机座;4—电枢

(2)换向极  容量在1kw以上的直流电机,在相邻两主磁极之间要装上换向极。换向极又称附加极或间极,其作用为了改善直流电机的换向,至于如何改善换向的,将在后面1.5节中介绍。

换向极的形状比主磁极简单,也是由铁心和绕组构成。铁心一般用整块钢或钢板加工而成。换向极绕组与电枢绕组串联。

(3)机座  一般直流电机都用整体机座。所谓整体机座,就是一个机座同时起两方面的作用:一方面起导磁的作用,一方面起机械支撑的作用。由于机座要起导磁的作用,所以它是主磁路的一部分,叫定子磁轭,一般多用导磁效果较好的铸钢制成,小型直流电机也有用厚钢板的。主磁极、换向极和端盖都固定在电机的机座上,所以机座又起了机械支撑的作用。

(4)电刷装置  电刷装置是把直流电压、直流电流引入或引出的装置。电刷放在电刷盒里,用弹簧压紧在换向器上,电刷上有个铜丝辫,可以引出、引入电流。直流电机里,常常把若干个电刷盒装在同一个绝缘的刷杆上,在电路连接上,把同一个绝缘刷杆上的电刷盒并联起来,成为一组电刷。一般直流电机中,电刷组的数目可以用电刷杆数表示,刷杆数与电机的主磁极数相等。各电刷杆在换向器外表面上沿圆周方向均匀分布,正常运行时,电刷杆相对于换向器表面有一个正确的位置,如果电刷杆的位置放得不合理,将直接影响电机的性能。电刷杆装在端盖或轴承内盖上,调整位置后,将它固定。

2.转子部分

直流电机转子部分主要由电枢铁心和电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。图1.6为直流电机电枢装配示意图。

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