中職電機(jī)與控制第一章教學(xué)課件

1、正版可修改PPT課件(中職）電機(jī)與控制第一章教學(xué)課件第一章 直流電動(dòng)機(jī)第一節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)第五節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障的檢修返回第一章 直流電動(dòng)機(jī)本章概述直流電動(dòng)機(jī)使用直流電源，與交流異步電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)具有更好的啟動(dòng)和運(yùn)行性能，因此直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用在要求攜帶方便、在特殊場(chǎng)合使用或?qū)﹄妱?dòng)機(jī)的性能要求較高的日用電器中，例如電子音像設(shè)備、辦公設(shè)備、清潔、美容保健、醫(yī)療用的器械、儀器儀表、電動(dòng)玩具等。教學(xué)目標(biāo)1.了解直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類;2.掌握直流電動(dòng)機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu);3.掌握直流電動(dòng)機(jī)

2、的常見(jiàn)故障及檢修。返回第一節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類一、直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)也是由定子、轉(zhuǎn)子和結(jié)構(gòu)件(端蓋、軸承等)三大部分所組成。圖1-1是一臺(tái)電磁式直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。 1.定子定子包括機(jī)座、主磁極、換向磁極、前、后端蓋和電刷裝置等幾個(gè)部分。(1)主磁極主磁極的作用是產(chǎn)生主磁場(chǎng)，由主磁極鐵芯和主磁極繞組兩部分組成，主磁極安裝在機(jī)座上。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)座也是磁路的一個(gè)構(gòu)成部分，因此由鐵磁性材料制成。日用電器使用的直流電動(dòng)機(jī)多為永磁式直流電動(dòng)機(jī)，其主磁極用永久磁鐵制成。下一頁(yè)返回第一節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類(2)換向磁極直流電動(dòng)機(jī)的換向是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程。在換向時(shí)，會(huì)

3、在電刷與換向器的接觸面上產(chǎn)生火花，不利于電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，因此一般的直流電動(dòng)機(jī)上都裝有換向磁極來(lái)減小火花，以改善電動(dòng)機(jī)的換向性能。換向磁極也由鐵芯和繞組構(gòu)成，安裝在兩個(gè)相鄰的主磁極間的中性線上(如圖1 -1(b)所示)。換向磁極的繞組一般與電樞繞組串聯(lián)。在日用電器中使用的永磁式直流電動(dòng)機(jī)的功率較小，由于結(jié)構(gòu)限制一般不裝換向磁極。(3)端蓋和電刷裝置在前、后端蓋內(nèi)裝有軸承，用以支撐電樞。后端蓋上還固定有電刷裝置。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類電刷裝置由電刷、刷握、刷桿、刷桿座、彈簧等組成，電刷(碳刷)放在刷握內(nèi)，由彈簧對(duì)電刷產(chǎn)生徑向壓力以和換向器保持緊密接觸。刷握固定在刷桿上，刷桿則

4、固定在刷桿座上，從而構(gòu)成一個(gè)部件整體(如圖1-1(a)所示)。 2.轉(zhuǎn)子(電樞)根據(jù)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)原理的分析，可見(jiàn)轉(zhuǎn)子是直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以又稱之為“電樞”。電樞包括電樞鐵芯、電樞繞組及換向器。(1)電樞鐵芯和電樞繞組電樞繞組由嵌放在電樞鐵芯槽內(nèi)的線圈按一定規(guī)律連接而成，線圈嵌入鐵芯槽后用槽楔壓緊。鐵芯槽有直槽和斜槽之分。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類(2)換向器換向器也是直流電動(dòng)機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵部件，電樞繞組的線頭接到換向器的銅片上，換向器與電刷保持滑動(dòng)接觸，使電樞電路與外電路保持接通，并將外電路的直流電流轉(zhuǎn)換成電樞電路的交流電流。換向器由銅片和云母片一片隔一片均

5、勻地排列成圓形，再經(jīng)過(guò)壓裝而成。 二、直流電動(dòng)機(jī)的分類根據(jù)定子磁場(chǎng)的不同，直流電動(dòng)機(jī)主要可分為永磁式和勵(lì)磁(電磁)式兩大類，永磁式可分為有(電)刷和無(wú)(電)刷兩類，而勵(lì)磁式根據(jù)勵(lì)磁繞組通電方式的不同，又可分成串勵(lì)、并勵(lì)、復(fù)勵(lì)和他勵(lì)四類。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類在四類勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)中，他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組各由獨(dú)立的電源供電，而串勵(lì)、并勵(lì)和復(fù)勵(lì)式的勵(lì)磁繞組與電樞繞組共用一個(gè)電源，所以又統(tǒng)稱為“自勵(lì)式”。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類其中串勵(lì)式、并勵(lì)式的勵(lì)磁繞組分別與電樞繞組串聯(lián)和并聯(lián)。復(fù)勵(lì)式的勵(lì)磁繞組分為兩個(gè)繞組，一組與電樞繞組串聯(lián)，一組與電

6、樞繞組并聯(lián);如果兩個(gè)繞組所產(chǎn)生的磁通方向相一致，則稱為積復(fù)勵(lì);如果兩個(gè)繞組所產(chǎn)生的磁通方向相反，則稱為差復(fù)勵(lì)。勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)的繞組連接方式如圖1-2所示。上一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)直流電機(jī)是根據(jù)導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受電磁力的作用這兩條基本原理制造的。因此，從結(jié)構(gòu)上看，任何電機(jī)都包括磁路和電路兩部分;從原理上講，任何電機(jī)都體現(xiàn)了電和磁的相互作用。一、直流電機(jī)的工作原理1.直流發(fā)電機(jī)工作原理 兩極直流發(fā)電機(jī)原理如圖1-3所示。圖中N,S是一對(duì)在空間固定不動(dòng)的磁極，磁極可以由永久磁鐵制成，也可以在磁極鐵芯上繞以通有直流電流的勵(lì)磁繞組來(lái)產(chǎn)生N,S極。在N、S

7、磁極之間裝有鐵磁性物質(zhì)構(gòu)成的圓柱體，圓柱體外表面開(kāi)槽并在其中嵌放線圈abcd，整個(gè)圓柱體可在磁極內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子或電樞。下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)電樞線圈abcd的兩端分別與固定在軸上相互絕緣的兩個(gè)半圓銅環(huán)(換向片)相連接，構(gòu)成了簡(jiǎn)單的換向器。換向器通過(guò)靜止不動(dòng)的電刷A和B，將電樞線圈與外電路相接。電樞由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，以恒定轉(zhuǎn)速按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。當(dāng)線圈有效邊ab和cd切割磁力線時(shí)，便在其中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向用右手定則確定。如圖1-3所示瞬間，導(dǎo)體ab中的電動(dòng)勢(shì)方向由b指向a，導(dǎo)體cd中的電動(dòng)勢(shì)則由d指向。，從整個(gè)線圈來(lái)看，電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)閐指向c通過(guò)端部連接線c

8、b,再由b指向a。 因此外電路中的電流自換向片1流至電刷A，然后經(jīng)過(guò)負(fù)載流至電刷B和換向片2，進(jìn)入線圈。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)此時(shí)，電流流出線圈處的電刷A為正電位，用“+”表示;而電流流入線圈處的電刷B則為負(fù)電位，用“-”表示。也就是電刷A相當(dāng)于電源的正極，電刷B相當(dāng)于電源的負(fù)極。電樞旋轉(zhuǎn)1800后，導(dǎo)體ab和cd以及換向片1和2的位置同時(shí)互換，電刷A通過(guò)換向片2與導(dǎo)體cd相連接，此時(shí)由于導(dǎo)體cd取代了原來(lái)ab轉(zhuǎn)到N極下，所以電刷A的極性仍然為正;同時(shí)電刷B通過(guò)換向片1與導(dǎo)體ab相連接，而導(dǎo)體ab此時(shí)已轉(zhuǎn)到S極下，因此，電刷B的極性仍然為負(fù)?？梢?jiàn)，通過(guò)換向器和電刷，能

9、夠及時(shí)地改變線圈與外電路的連接，可以使線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)變?yōu)殡娝啥朔较蚝愣ǖ碾妱?dòng)勢(shì)，保持外電路的電流按一定方向流動(dòng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)由電磁感應(yīng)定律(e = Blv )，線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的波形與氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B的波形相同，即線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。隨時(shí)間變化的規(guī)律與氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿空間的分布不同。在直流電機(jī)中，磁極下氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度按梯形波分布，如圖1-4所示。因此，通過(guò)電刷和換向器的作用，電刷兩端所得到的電動(dòng)勢(shì)的方向是恒定的，但大小卻在零與最大值之間脈動(dòng)，如圖1-5所示。由于線圈只有一匝，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)很小。如果在直流電機(jī)電樞上均勻分布很多線圈，并相應(yīng)增多換向片的數(shù)目

10、，使每個(gè)線圈兩端均分別接至換向片上，這樣，電刷兩端總的電動(dòng)勢(shì)脈動(dòng)值將顯著減小，如圖1-6所示，同時(shí)其值也大為增加。由于直流電機(jī)中線圈、換向片數(shù)目很多，因此，可以認(rèn)為電刷兩端的電動(dòng)勢(shì)是恒定的直流電動(dòng)勢(shì)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu) 2.直流電動(dòng)機(jī)工作原理 圖1-7所示為直流電動(dòng)機(jī)原理圖。直流電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)與發(fā)電機(jī)完全相同，只是將直流電源接至電刷兩端。當(dāng)電刷A接至電源的正極，電刷B接至負(fù)極，電流將從電源正極流出，經(jīng)過(guò)電刷A、換向片1、線圈abcd到換向片2和電刷B，最后回到負(fù)極。根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受電磁力的作用，力的方向由左手定則確定。如圖1-7所示導(dǎo)體ab所受電

11、磁力方向向左，而導(dǎo)體cd所受電磁力的方向向右，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)轉(zhuǎn)矩。在此轉(zhuǎn)矩的作用下，電樞便按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)起來(lái)。當(dāng)電樞從圖1-7所示的位置轉(zhuǎn)過(guò)900時(shí)，電刷不與換向片接觸而與換向片間的絕緣物接觸，這時(shí)線圈中電流為零，因而電樞旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩消失。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)由于機(jī)械慣性，電樞仍能轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，使電刷A,B分別與換向片2,1接觸，于是線圈中又有電流流過(guò)。此時(shí)電流從正極流出，經(jīng)過(guò)電刷A、換向片2、線圈到換向片1和電刷B，最后回到電源負(fù)極，此時(shí)導(dǎo)體ab中的電流改變了方向，同時(shí)導(dǎo)體ab已由N極下轉(zhuǎn)到S極下，其所受電磁力方向向右。同時(shí)，處于N極下的導(dǎo)體cd所受的電磁力方向

12、向左。因此，在轉(zhuǎn)矩的作用下，電樞繼續(xù)沿著逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。因此電樞便一直旋轉(zhuǎn)下去，這就是直流電動(dòng)機(jī)的基本原理。由上可知，直流電動(dòng)機(jī)電刷位置固定，直流電流經(jīng)電刷和換向片接入處于N極(或S極)下的線圈，而不是恒接入某個(gè)線圈，所以產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是脈動(dòng)的。如果每極換向片數(shù)增至8片以上(相應(yīng)也增加線圈數(shù))，就可得到幾乎不變的轉(zhuǎn)矩。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)直流電機(jī)可作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這就是直流電機(jī)的可逆原理。如果原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)，通過(guò)電磁感應(yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能供給負(fù)載，這就是發(fā)電機(jī);如果由外部電源供給電機(jī)，由于載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)，

13、又成為直流電動(dòng)機(jī)。二、直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電壓平衡方程 1.電磁轉(zhuǎn)矩和交流電動(dòng)機(jī)一樣，直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也是載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受電磁力作用而產(chǎn)生的，所以電磁轉(zhuǎn)矩T與磁通及電樞電流Ia成正比。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)即式中CT為與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)。2.電樞電動(dòng)勢(shì)當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電樞繞組因切割磁感應(yīng)線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為電樞電動(dòng)勢(shì)，電樞電動(dòng)勢(shì)也與磁通成正比，而且還與導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線的速度(即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n)成正比，即式中Ce為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，也是取決于電機(jī)的結(jié)構(gòu)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu) 3.電樞回路的電壓平衡方程式由直流電動(dòng)機(jī)的電樞

14、回路(如圖1 -8所示)，可列出電樞回路的電壓平衡方程式或式中的U為電源電壓，Ra為電樞回路的電阻，通常Ra很小，所以E與U很接近，由圖可見(jiàn)E為反電動(dòng)勢(shì)，即與外加電壓的方向相反。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)例1-1 一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)外加直流電源電壓為220V，電樞電流為10 A，電樞電阻為0. 5，試求反電動(dòng)勢(shì)。解: E=U- Ra Ia =(220-0.5 x10)V=215 V三、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1.他勵(lì)(并勵(lì))式電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性也是指其轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系。在他勵(lì)(或并勵(lì))式直流電動(dòng)機(jī)中，如果勵(lì)磁電壓不變，磁通也就恒定不變。由式(

15、1-1),(1-2),(1-3)可推出上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)將式(1 -5)所示的T-n關(guān)系用曲線畫(huà)出，就是直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線，如圖1-9所示。由式(1 -5)中的第一項(xiàng)n0:若T=0，則n=U/(Ce)=n0 。 n0為曲線與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)，稱為“理想空載轉(zhuǎn)速”，當(dāng)U, 不變時(shí)， n0為一定值。由式(1 -5)中的第二項(xiàng)n:因磁通少恒定，C e、CT為常數(shù)，Ra為電樞回路的電阻，也基本為一定值，所以Ra /(C e CT 2)可視為常數(shù)，轉(zhuǎn)速降nT,T-n之間為線性關(guān)系，由圖1 -9可見(jiàn)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線為一條略為下垂的直線。這是因?yàn)镽。很小，所以n也很

16、小，隨著轉(zhuǎn)矩T的增加而轉(zhuǎn)速n略有下降。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)一般從空載到滿載，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降n僅為額定轉(zhuǎn)速的5%10%。由此可見(jiàn)，(他勵(lì)、并勵(lì)式)直流電動(dòng)機(jī)具有較“硬”的機(jī)械特性，因而被廣泛應(yīng)用于要求轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定且調(diào)速范圍較大的場(chǎng)合。綜合式(1-1)式(1-5)所反映的直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部各物理量之間的關(guān)系，可分析直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)內(nèi)部各物理量的調(diào)節(jié)和能量平衡的關(guān)系。(1)當(dāng)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)設(shè)此時(shí)工作點(diǎn)為(如圖1-9所示)機(jī)械特性曲線上的a點(diǎn)。(2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變化時(shí)(以負(fù)載增加造成轉(zhuǎn)速下降為例)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程為調(diào)節(jié)

17、后電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)為(如圖1-9所示)機(jī)械特性曲線的b點(diǎn)。由以上分析可見(jiàn)，直流電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)E(式(1-2)的作用是:當(dāng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載變化時(shí)，通過(guò)E的變化反映到電樞電路，引起電流的變化。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)電樞電路輸入的電功率也要相應(yīng)增加，以實(shí)現(xiàn)能量的平衡。電動(dòng)機(jī)的工作磁場(chǎng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)一電能量轉(zhuǎn)換的“媒介”，而電樞反電動(dòng)勢(shì)E可視為實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換的標(biāo)志。永磁式直流電動(dòng)機(jī)的主磁極用永久磁鐵制成，其磁場(chǎng)基本恒定，因此永磁式直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和他勵(lì)(并勵(lì))式直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性基本一致。在此需要指出的是:他勵(lì)或并勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)

18、，切不可斷開(kāi)其勵(lì)磁繞組，否則勵(lì)磁電流為零，鐵芯中僅剩微弱的剩磁，因磁通小，反電動(dòng)勢(shì)E也很小，在電源電壓U一定時(shí)，電樞電流iE=(U-E)/Ra將驟升，轉(zhuǎn)矩T也因ia的升高而急劇上升，以致超過(guò)安全限度，這種現(xiàn)象稱之為“飛車”，是很危險(xiǎn)的。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)飛車現(xiàn)象在電動(dòng)機(jī)空載或輕載運(yùn)行時(shí)更容易發(fā)生，而在滿載運(yùn)行時(shí)則出現(xiàn)另一種可能:因磁通少減少的程度大于ia增加的程度，從而使轉(zhuǎn)矩T反而減小，造成電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)(所謂“堵轉(zhuǎn)”，是指電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載時(shí)，若電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不起來(lái)，轉(zhuǎn)速為零)。堵轉(zhuǎn)時(shí)因，n =0,E =0，堵轉(zhuǎn)電流ia = U/Ra同樣很大

19、。無(wú)論哪一種情況，都會(huì)造成電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞甚至引起嚴(yán)重的事故。所以勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)一般設(shè)有失磁保護(hù)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作磁場(chǎng)消失時(shí)能自動(dòng)切斷電源使電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停機(jī)。當(dāng)然永磁式直流電動(dòng)機(jī)一般沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題。2.串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，勵(lì)磁電流就是電樞電流，其特點(diǎn)是工作磁通隨負(fù)載變化。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，電流增加，若磁路未飽和，可認(rèn)為磁通少與電樞電流成正比，則電磁轉(zhuǎn)矩大大增(因 )，轉(zhuǎn)速n隨之顯著下降;反之若負(fù)載減小，電流減小，磁場(chǎng)減弱，轉(zhuǎn)矩下降，轉(zhuǎn)速卻急劇上升?？梢?jiàn)串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)具有軟的機(jī)械特性，由圖1-10可見(jiàn)，電動(dòng)機(jī)空載

20、時(shí)轉(zhuǎn)速很高，滿載時(shí)轉(zhuǎn)速很低。這種機(jī)械特性對(duì)電動(dòng)工具很適用。串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)適用于負(fù)載經(jīng)常變化而對(duì)轉(zhuǎn)速不要求穩(wěn)定的場(chǎng)合，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速將自動(dòng)降低，而其輸出功率卻變化不大。因串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流的平方成正比，因此當(dāng)轉(zhuǎn)矩增加很多時(shí)，電流卻增加不多，所以串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié) 直流電機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)但是在輕載時(shí)轉(zhuǎn)速將很高，空載時(shí)將出現(xiàn)“飛車”，因此絕不允許空載或輕載運(yùn)行，在啟動(dòng)時(shí)至少要帶上20%30%的額定負(fù)載。此外，還規(guī)定這種電動(dòng)機(jī)與負(fù)載之間只能是齒輪或聯(lián)軸器傳動(dòng)，而不能用皮帶傳動(dòng)，以防皮帶滑脫而造成“飛車”事故。至于復(fù)勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特

21、性，則介于上述兩種電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性之間，適用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)，矩較大而轉(zhuǎn)速變化不大的負(fù)載。上一頁(yè)返回第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速一、直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)從接通電源開(kāi)始，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由靜止升高到額定值的過(guò)程，稱為啟動(dòng)過(guò)程。啟動(dòng)過(guò)程中，不但轉(zhuǎn)速在變化，電流、轉(zhuǎn)矩也在變化。直流電動(dòng)機(jī)有全壓?jiǎn)?dòng)、變阻器啟動(dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)三種方法。1.全壓?jiǎn)?dòng)全壓?jiǎn)?dòng)就是將電動(dòng)機(jī)直接接到額定電壓的電源上啟動(dòng)。如圖1-11所示的并勵(lì)電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)原理接線圖，啟動(dòng)前先合勵(lì)磁開(kāi)關(guān)S1，以建立起磁場(chǎng)，然后合電樞開(kāi)關(guān)S2進(jìn)行啟動(dòng)。下一頁(yè)返回第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速全壓?jiǎn)?dòng)過(guò)程中，電流ia和轉(zhuǎn)速n變化情況如圖1-12所示

22、。合閘后，電流i。很快上升， ist= U/R，產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩MQ。在啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)并產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)-E，隨著轉(zhuǎn)速n升高，-E逐漸增大，電流ia開(kāi)始下降，電磁轉(zhuǎn)矩也開(kāi)始下降，于是轉(zhuǎn)速緩慢上升，直到轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等時(shí)，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定下來(lái)，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。全壓?jiǎn)?dòng)的優(yōu)點(diǎn)是不需要其他設(shè)備，操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)是啟動(dòng)電流大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，工作機(jī)械沖擊較大，對(duì)電網(wǎng)影響較大，只適用于小型電動(dòng)機(jī)。2.變阻器啟動(dòng)上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速變阻器啟動(dòng)就是在啟動(dòng)時(shí)，將一組啟動(dòng)變阻器R串入電樞回路，以限制啟動(dòng)電流，待轉(zhuǎn)速上升以后，再逐段將啟動(dòng)電阻切除，采取此法啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流為只要RQT數(shù)

23、值選擇適當(dāng)，就能將啟動(dòng)電流限制在允許范圍內(nèi)，一般限制在額定電流的2. 5倍左右。變阻器啟動(dòng)廣泛應(yīng)用于各種中小型直流電動(dòng)機(jī)中，其缺點(diǎn)是變阻器較笨重，啟動(dòng)過(guò)程中消耗很多電能。3.降壓?jiǎn)?dòng)降壓?jiǎn)?dòng)就是在啟動(dòng)時(shí)通過(guò)暫時(shí)降低電動(dòng)機(jī)供電電壓的方法，來(lái)限制啟動(dòng)電流，降壓?jiǎn)?dòng)要有一套可變電壓的直流電源。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速目前不少場(chǎng)合已經(jīng)采用晶閘管電路作為直流電動(dòng)機(jī)的可調(diào)電源。電樞回路不必串聯(lián)啟動(dòng)變阻器，直接與可調(diào)電源連接，使電壓從零升至額定值，完成啟動(dòng)過(guò)程。但要注意，對(duì)勵(lì)磁繞組的電壓一開(kāi)始就要加到額定值，否則啟動(dòng)電流仍很大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻很小，以致不能啟動(dòng)。例1 -2有一臺(tái)并勵(lì)直

24、流電動(dòng)機(jī)，它的額定輸出功率為R2N = 25 kW，額定電壓UN =110 V，額定電流IN = 263 A，額定轉(zhuǎn)速nN =1 000 r/min，電樞繞組的電阻Ra= 0. 04 。求:(1)直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流大小;(2)若采用變阻器啟動(dòng)，將啟動(dòng)電流限制在額定電流的2. 5倍，應(yīng)串聯(lián)電阻的阻值是多少?上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速解(1)全壓直接啟動(dòng)時(shí)E2= 0故(2)采用串電阻器啟動(dòng)二、直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)使用直流電動(dòng)機(jī)的許多設(shè)備，常常要求電動(dòng)機(jī)既能正轉(zhuǎn)，又能反轉(zhuǎn)，如龍門刨床工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，電車的前進(jìn)和后退等。直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通和電樞電流相互作用而產(chǎn)生的

25、，任意改變二者之尸的方向，就可以改變電磁轉(zhuǎn)矩方向。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速所以使直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的方法有兩種:保持電樞兩端電壓極性不變，把勵(lì)磁繞組反接，使通過(guò)勵(lì)磁的電流方向改變。保持勵(lì)磁繞組電流方向不變，把電樞繞組反接，使通過(guò)它的電流反向。如果兩電流方向同時(shí)改變，則電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變。由于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組匝數(shù)很多，電感比較大，勵(lì)磁電流方向改變時(shí)，會(huì)在繞組中產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，在開(kāi)關(guān)處產(chǎn)生火花，損壞開(kāi)關(guān)。實(shí)際上，一般都采用改變電樞電流方向的辦法來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速三、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速電動(dòng)機(jī)在機(jī)械負(fù)載不變的情況下，

26、改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速叫做調(diào)速。如電車和電力機(jī)車的速度調(diào)節(jié)需要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速性能，能在廣泛的范圍內(nèi)平滑而經(jīng)濟(jì)的調(diào)速。調(diào)速方法可以由電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程 ) 看出，當(dāng)轉(zhuǎn)矩M不變(即負(fù)載不變)時(shí)，影響電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的有電源電壓、電樞電阻Ra和主磁通三個(gè)因素，只要改變?nèi)齻€(gè)因素中的任意一個(gè)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可以得到調(diào)整。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速1.改變電樞回路的電阻調(diào)速對(duì)已經(jīng)出廠的電動(dòng)機(jī)，它的電樞電阻Ra是一定的，但是可以在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)可變電阻來(lái)調(diào)速。原理接線圖如圖1-13所示，與電樞回路串聯(lián)電阻器啟動(dòng)原理接線圖相同。但有一點(diǎn)要注意，調(diào)速變阻器可以作為

27、啟動(dòng)變阻器用;相反，啟動(dòng)變阻器卻不能作為調(diào)速變阻器用。原因是啟動(dòng)變阻器按短接時(shí)工作設(shè)計(jì)的，不能夠長(zhǎng)時(shí)間通電使用。根據(jù)并勵(lì)和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的自然和人工特性曲線可知，當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，在電樞回路串聯(lián)電阻能使轉(zhuǎn)速下降。但此法只能分擋將轉(zhuǎn)速調(diào)低，是有級(jí)調(diào)速。如采取滑動(dòng)變阻器，可做到無(wú)級(jí)調(diào)速。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速這種調(diào)速方法的特點(diǎn)是:電動(dòng)機(jī)只能得到比自然機(jī)械特性更陡的機(jī)械特性，即轉(zhuǎn)速只能調(diào)低。低速時(shí)，調(diào)速電阻上通過(guò)較大的電流，使電動(dòng)機(jī)效率降低。如果負(fù)載稍有變動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)有較大的變化，這對(duì)于恒轉(zhuǎn)速負(fù)載不利。這種調(diào)速方法的特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，多用于負(fù)載對(duì)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性要求不高的設(shè)備

28、中，如起重機(jī)、電車等。2.改變電樞端電壓調(diào)速?gòu)碾妱?dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程可知，提高或降低電樞的端電壓，也可相應(yīng)地提高或降低直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速采用這種方式調(diào)速時(shí)，應(yīng)注意保持勵(lì)磁電流不變，只改變電樞電壓。因此需要可變電壓的直流電源。近幾年來(lái)，晶閘管整流設(shè)備作為可調(diào)電壓的直流電源已經(jīng)普遍使用。采用這種方法調(diào)速比較方便。改變電樞電壓的機(jī)械特性曲線如圖1-14所示。這種調(diào)速方法的特點(diǎn)是:可以得到平滑調(diào)速。機(jī)械特性較硬，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。 轉(zhuǎn)速只能調(diào)低，不能調(diào)高。3.改變勵(lì)磁回路電阻調(diào)速?gòu)碾妱?dòng)機(jī)機(jī)械特性方程可知，當(dāng)U為恒值時(shí)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可改變主磁通，也可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。

29、上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速變磁通調(diào)速一般是增大勵(lì)磁回路電阻，使磁通減小，就使得轉(zhuǎn)速上升。其原理線路圖如圖1-15所示。在勵(lì)磁回路中串聯(lián)一只調(diào)速電阻RP1當(dāng)電樞回路附加電阻RP2=0時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁回路電阻RP1來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，其特性如圖1-16直線1所示。調(diào)速后的直線2/3比自然機(jī)械特性升高，可見(jiàn)轉(zhuǎn)速是上升的。從轉(zhuǎn)矩M= 來(lái)看，當(dāng)轉(zhuǎn)矩M不變時(shí)，減小，則電流ia必然增大，如調(diào)速前ia已達(dá)到額定值，則降低少后，就超過(guò)額定值，這是不允許的。如調(diào)速前ia低于額定值，當(dāng)減小時(shí)， ia增大，轉(zhuǎn)速升高，輸入和輸出的功率同時(shí)增加，機(jī)械效率基本不變。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

30、、反轉(zhuǎn)和調(diào)速這種調(diào)速的特點(diǎn)是:可得到無(wú)級(jí)平滑調(diào)速。勵(lì)磁電流小，能量消耗少，調(diào)速范圍大，高速等于3 4倍低速。調(diào)速后的機(jī)械特性較硬，轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定。缺點(diǎn)是只能使轉(zhuǎn)速升高，不能獲得低于自然機(jī)械特性以下的轉(zhuǎn)速。如果改變電樞電壓和改善勵(lì)磁回路電阻調(diào)速法配合使用，可以得到很廣的調(diào)速范圍。在調(diào)速性能要求較高的機(jī)械設(shè)備中多采用這種方法。上一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)一、永磁式直流電動(dòng)機(jī)1.永磁式直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)在日用電器中使用的直流電動(dòng)機(jī)，基本上是永磁式直流電動(dòng)機(jī)。永磁式直流電動(dòng)機(jī)的定子是由永久磁鐵制成，其他部分的結(jié)構(gòu)與他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)沒(méi)有太大的區(qū)別在電動(dòng)清潔用具、電動(dòng)玩具上使用的微型永磁式直流電動(dòng)機(jī)，

31、因其功率小、體積小，在結(jié)構(gòu)上有其特殊。永磁式直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1-17所示，主要由定子、轉(zhuǎn)子和端蓋三部分組成。下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)(1)定子定子包括永久磁鐵(磁鋼)和機(jī)殼。永久磁鐵采用鐵氧體、鋁鎳鈷和稀土(包括釹鐵硼)三類永磁材料制成，其充磁方式有兩種:一種是沿磁鋼的長(zhǎng)度方向充磁，電動(dòng)機(jī)的外殼采用不導(dǎo)磁的鋁合金;另一種是沿磁鋼的徑向充磁，外殼采用鐵磁性材料制成，構(gòu)成電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。(2)轉(zhuǎn)子日用電器使用的永磁式直流電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子鐵芯一般由沖成三翼式的硅鋼片疊壓而成，如圖1-18(a)所示，鐵芯上繞有電樞繞組，鐵芯中間穿有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸兩端與軸承配合。轉(zhuǎn)軸上套有換向器。換向器

32、由三片瓦形換向片裝在塑料襯套上構(gòu)成圓柱形，如圖1-18(b)所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)三槽電樞繞組的線端與相應(yīng)的換向片相連，可有兩種連接方法:一種是三個(gè)線圈的一端分別接換向片，另一端接在一起;另一種方法是三個(gè)線圈首尾串聯(lián)，三個(gè)接線點(diǎn)分別接換向片。(3)端蓋后端蓋一般為塑料材料制成，在端蓋內(nèi)裝有一對(duì)電刷。兩片電刷應(yīng)平行地裝在換向器的兩面，如圖1-18(b)所示，依靠其彈性和換向器保持緊密接觸，直流電流通過(guò)電刷和換向器送入電樞線圈。2.永磁式直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性在前面已介紹過(guò)，永磁式直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與他勵(lì)(并勵(lì))式直流電動(dòng)機(jī)基本相同。但永磁式直流電動(dòng)機(jī)的工作電壓一般較低

33、，因此電刷與換向器的接觸電阻及由此產(chǎn)生的電壓降對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行影響較大。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)此外，永磁式直流電動(dòng)機(jī)一般采用直接啟動(dòng)，在直接啟動(dòng)、堵轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)瞬間產(chǎn)生的大電流會(huì)對(duì)磁鋼起去磁作用，這在使用電動(dòng)機(jī)和選擇電源時(shí)應(yīng)注意。永磁式直流電動(dòng)機(jī)可采用調(diào)壓和調(diào)節(jié)電樞回路電阻的方法調(diào)速，有的還要求有穩(wěn)速控制。二、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)也屬于永磁式直流電動(dòng)機(jī)。針對(duì)直流電動(dòng)機(jī)有換向器和電刷，因而存在有換向火花、噪聲大、會(huì)產(chǎn)生電磁波干擾等缺點(diǎn)，推出了采用電子換向裝置取代機(jī)械換向裝置的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由于仍具有一般直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)異性能，因此用途更加廣泛，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用

34、于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、攝像機(jī)和電子音像設(shè)備中，同時(shí)也被用于電風(fēng)扇、洗衣機(jī)等日用電器中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)量(臺(tái)數(shù))已占永磁式直流電動(dòng)機(jī)總產(chǎn)量的1/20，已成為小功率直流電動(dòng)機(jī)的一大類別。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子換向控制電路三部分組成，如圖1-19所示。1.電動(dòng)機(jī)本體電動(dòng)機(jī)本體由主定子、主轉(zhuǎn)子組成。主轉(zhuǎn)子為永久磁鋼。主定子相當(dāng)于普通直流電動(dòng)機(jī)的電樞，在定子鐵芯槽中嵌放有定子繞組。為獲得較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩，增大電動(dòng)機(jī)的功率，一般采用多相的繞組結(jié)構(gòu)。當(dāng)定子繞組通以直流電時(shí)，與轉(zhuǎn)子作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)子的位置變化。上一頁(yè)

35、下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)與前述直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)原理相似，定子電流必須根據(jù)轉(zhuǎn)子位置的變化適時(shí)換向，才能獲得單一方向的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)能夠持續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。2.轉(zhuǎn)子位置傳感器位置傳感器在無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中起著轉(zhuǎn)子位置的跟蹤作用，它將轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制電路所需的電信號(hào)。常用的位置傳感器有下面幾種:(1)電磁式電磁式位置傳感器是利用電磁感應(yīng)的效應(yīng)得到轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)。其基本原理是:在轉(zhuǎn)子上有一個(gè)扇形的導(dǎo)磁片，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的電信號(hào)。這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)是輸出信號(hào)大、工作可靠、工作壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)是體積較大、制造工藝較復(fù)雜。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)(2)光

36、電式光電式位置傳感器由隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的遮光罩和固定不動(dòng)的光源和光電管組成，其原理如圖1 - 20所示。在遮光罩上開(kāi)有縫隙，圖中所示縫隙正對(duì)著光電管VD1，使光源的光線正好射到VD1上，使之產(chǎn)生電流輸出，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的三組繞組中只有W1繞組有電流通過(guò)，另兩組繞組因光電管VD2和VD3被遮光罩擋住光線而沒(méi)有電流通過(guò)。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，三只光電管由遮光罩控制依次受到光線照射，使三組繞組輪流通電，于是電動(dòng)機(jī)能夠持續(xù)地旋轉(zhuǎn)。光電式位置傳感器性能較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但耐震能力差，光源的壽命較短，且對(duì)環(huán)境的要求較高。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)(3)磁敏式磁敏式位置傳感器也由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組

37、成，其轉(zhuǎn)子可以借助電動(dòng)機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，也可以在轉(zhuǎn)軸上另裝永磁磁極。磁敏元件用對(duì)磁場(chǎng)敏感的半導(dǎo)體材料制成，常用的有霍爾元件、磁敏二極管和磁敏電阻。磁敏元件放在傳感器的定子上。磁敏元件檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)經(jīng)處理后，可控制電動(dòng)機(jī)的定子繞組按順序通電。3.電子換向控制電路電路主要由位置信號(hào)處理單元和功率邏輯開(kāi)關(guān)單元組成。來(lái)自位置傳感器的控制信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理單元處理后，送到功率邏輯開(kāi)關(guān)單元，用作控制電動(dòng)機(jī)繞組的通、斷電，其原理框圖如圖1-19(a)所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)目前已有許多專用于控制無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的集成電路(如MC33035 )，組成開(kāi)環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)，以調(diào)節(jié)和控制無(wú)刷電

38、動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)子位置變化的波動(dòng)較大。增加定子繞組的相數(shù)可以減少轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，但又相應(yīng)提高了電動(dòng)機(jī)的造價(jià)。而且即使如此，其轉(zhuǎn)矩仍然不如有刷直流電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)。三、直流伺服電動(dòng)機(jī)所謂“伺服”電動(dòng)機(jī)，是一種能夠?qū)⑤斎氲碾妷盒盘?hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸上的角位移或角速度輸出的電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗欧妱?dòng)機(jī)多在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件使用，所以也稱為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的基本要求是:在輸入信號(hào)到來(lái)之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng);當(dāng)信號(hào)到來(lái)時(shí)，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)，而且其轉(zhuǎn)速與信號(hào)電壓能保持線性關(guān)系;當(dāng)信號(hào)消失時(shí)，轉(zhuǎn)子立即停轉(zhuǎn)，無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。由此來(lái)看，伺服電動(dòng)機(jī)就是對(duì)調(diào)速的精度

39、、靈敏度要求更高的電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)分為交流和直流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其中以直流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用較為廣泛。直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)基本相同，只是為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式與一般直流電動(dòng)機(jī)有較大的區(qū)別。此外，為了減輕電動(dòng)機(jī)的重量，其勵(lì)磁方式往往采用永磁式。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)隨著近年電子技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化程度的不斷提高，直流伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，要求也不斷提高，因此出現(xiàn)了許多新的結(jié)構(gòu)形式，如印制繞組永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)、空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)、無(wú)槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)等，下面做一簡(jiǎn)單介紹。1.印制繞組永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)這種電動(dòng)機(jī)又稱為盤(pán)狀轉(zhuǎn)

40、子直流伺服電動(dòng)機(jī)，因其轉(zhuǎn)子如盤(pán)狀(如圖1-21(b)所示)而得名，由于轉(zhuǎn)子的鐵芯很小，因而這種電動(dòng)機(jī)慣性很小，可以快速啟動(dòng)和制動(dòng)。印制繞組永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1-21所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)其圓盤(pán)狀轉(zhuǎn)子的基片由塑料材料壓制而成，繞組由銅箔沖制而成，并貼在轉(zhuǎn)子基片上(也有用導(dǎo)線繞制后與塑料基片塑壓而成)，繞組導(dǎo)體沿徑向成輻射狀排列。直流電源通過(guò)正、負(fù)電刷直接與導(dǎo)體接觸輸入。磁場(chǎng)由永久磁鐵產(chǎn)生，永久磁鐵安裝在機(jī)座兩側(cè)的端蓋上，與機(jī)座一起構(gòu)成閉合磁路。當(dāng)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體通入直流電后，將在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。如果改變轉(zhuǎn)子電流的方向，轉(zhuǎn)子就會(huì)反

41、轉(zhuǎn)。這種電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械和電磁的慣性小，可以在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到恒定的轉(zhuǎn)速或制動(dòng)停轉(zhuǎn);換向性能好，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)較平穩(wěn)，且有較精確的轉(zhuǎn)子定位;轉(zhuǎn)子導(dǎo)體散熱條件好，可允許較大的短時(shí)過(guò)載;電動(dòng)機(jī)軸向尺寸小，適合于要求薄形安裝的場(chǎng)合。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)印制繞組永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)主要適用于低速運(yùn)轉(zhuǎn)和啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)頻繁的控制系統(tǒng)，如機(jī)床控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備、攝像機(jī)等。如作驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)使用，則用于電力機(jī)車、吊扇、汽車電器等。國(guó)產(chǎn)印制繞組永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為SN型。2.空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)這種伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是電樞沒(méi)有鐵芯只有繞組，整體結(jié)構(gòu)如圖1-22(a)所示，該繞組按一定形式編織成薄壁圓筒形，用環(huán)氧樹(shù)脂赫結(jié)成形，并與電樞支架赫結(jié)在一起成杯子形狀，所以稱為“空心杯電樞”，如圖1-22(b)所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié) 其他類型的直流電動(dòng)機(jī)空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)的磁路如圖1-22(c)所示，主磁極由永久磁鋼制成，外加直流