1—转轴;2—轴承;3—换向器;4—电枢铁心;5—电枢绕组;6—风扇;7—轴承
(1)电枢铁心 电枢铁心作用有二,一个是作为主磁路的主要部分;另一个是嵌放电枢绕组。由于电枢铁心和主磁场之间的相对运动,会在铁心中引起涡流损耗和磁滞损耗(这两部分损耗合在一起称为铁心损耗,简称铁耗),为了减少铁耗,通常用0.5mm厚的涂有绝缘漆的硅钢片的冲片叠压而成,固定在转轴上。电枢铁心沿圆周上有均匀分布的槽,里面可嵌入电枢绕组。
(2)电枢绕组 电枢绕组是由许多按一定规律排列和联接的线圈组成,它是直流电机的主要电路部分,是通过电流和感应产生电动势以实现机电能量转换的关键性部件。线圈用包有绝缘的圆形和矩形截面导线绕制而成,线圈亦称为元件,每个元件有两个出线端。电枢线圈嵌放在电枢铁心的槽中,每个元件的两个出线端以一定规律与换向器的换向片相连,构成电枢绕组。
(3)换向器 换向器也是直流电机的重要部件。在直流发电机中,它的作用是将绕组内的交变电动势转换为电刷端上的直流电动势;在直流电动机中,它将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流。换向器安装在转轴上,主要由许多换向片组成,片与片之间用云母绝缘,换向片数与元件数相等。
每台直流电机的机座外表面上都钉有一块所谓铭牌,上面标注着一些叫做额定值的铭牌数据,它是正确选择和合理使用电机的依据。
根据国家标准,直流电机的额定值有:
(1)额定功率 ;
(2)额定电压 ;
(3)额定电流 ;
(4)额定转速 ;
(5)励磁方式和额定励磁电流 。
有些物理量虽然不标在铭牌上,但它们也是额定值,例如在额定运行状态的转矩、效率分别称为额定转矩、额定效率等。
关于额定功率,对直流发电机来说,是指电机出线端输出的电功率;对直流电动机而言,则是指它的转轴上输出的机械功率。因此,直流发电机的额定功率应为
(1.3)
而直流电动机的额定功率为
(1.4)
式中, 为直流电动机的额定效率,它是直流电动机额定运行时输出机械功率与电源输入电功率之比。
电动机轴上输出的额定转矩用 表示,其大小应该是输出的机械功率额定值除以转子角速度的额定值,即
(1.5)
式中, 的单位为
,
的单位为
,
的单位为
。此式不仅适用于直流电动机,也适用于交流电动机。
直流电机运行时,若各个物理量都与它的额定值一样,就称为额定运行状态或额定工况。在额定状态下,电机能可靠地工作,并具有良好的性能。但实际应用中,电机不总是运行在额定状态。如果流过电机的电流小于额定电流,称为欠载运行;超过额定电流,称为过载运行。长期过载或欠载运行都不好。长期过载有可能因过热而损坏电机;长期欠载,电机没有得到充分利用,效率降低,不经济。为此选择电机时,应根据负载的要求,尽量让电机工作在额定状态。
把机械能转变为直流电能的电机是直流发电机;把直流电能转换为机械能的电机称为直流电动机。
直流电动机多用于对调速要求较高的生产机械上,如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械等等,这是因为直流电动机具有以下突出的优点:
(1)调速范围广,易于平滑调速;
(2)起动、制动和过载转矩大;
(3)易于控制,可靠性较高。
直流发电机可用来作为直流电动机以及同步发电机的励磁直流电源以及化学工业中的电镀、电解等设备的直流电源。
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