直流電動機知識要點

一、直流電動機的結構結構組成直流電動機主要由定子、轉子（電樞）兩大部分組成。定子包括機座、主磁極、換向極和電刷裝置。轉子包括電樞鐵芯、電樞繞組和換向器。各部分的作用機座磁路的一部分和固定支撐作用。一般用鑄鐵、鑄鋼或鋼板焊接成形。主磁極產(chǎn)生氣隙主磁場。由鐵芯和勵磁繞組組成。主磁極鐵心采用1~1.5mm的低碳鋼板沖壓一定形狀疊裝固定而成。換向極改善換向，減少電刷與換向器之間的火花。由鐵芯和繞組組成。通常安裝在兩個相鄰的主磁極的中性線上，其極性順著電樞旋轉的方向，與下一個磁極極性相反。其勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。電刷裝置連接旋轉的電樞電路與靜止的外電路。由電刷、刷握、刷桿等組成。電刷是石墨或金屬石墨組成的導電塊。電樞鐵芯電動機磁路的一部分，嵌放電樞繞組。由0.35~0.5mm厚的相互絕緣的硅鋼片沖制疊壓而成。電樞繞組產(chǎn)生電磁轉矩和感應電動勢。由許多線圈按一定規(guī)律連接而成。換向器實現(xiàn)交直流的轉換。由許多鍥形銅片組成的圓柱體，片與片之間用云母隔開絕緣，片與軸間絕緣。二、直流電動機的分類直流電動機按主磁場的不同分為永磁式和勵磁式。勵磁式按主磁極繞組與電樞繞組的接線方式不同分為他勵直流電動機、并勵直流電動機、串勵直流電動機、復勵直流電動機。二、直流電動機的工作原理勵磁繞組通入直流電產(chǎn)生主磁場。電樞繞組通入直流電，在主磁場中受到電磁力從而產(chǎn)生電磁轉矩，驅動轉子旋轉。借助電刷和換向器的作用，把電源的直流電轉變成為電樞繞組中的交流電，保持電磁磚矩的方向不變，使直流電動機朝一定的方向連續(xù)旋轉。從上看出，直流電動機不是根據(jù)電磁感應原理工作的。轉子轉動過程中，切割主磁極磁場，轉子導體中又會產(chǎn)生感應電動勢，該電動勢與外加電源方向相反，稱為電樞電動勢 Ea。電樞轉動越快，Ea越大。aa（E=C①n）ae外加電壓U、電樞電動勢E、電樞電壓降IR三者的關系為U=E+IRa aa aaa三、直流電動機的工作特性他勵和并勵直流電動機具有硬的機械特性，當負載轉矩增大時轉速略有下降，但變化不大，具有恒轉速特性。他勵電動機廣泛用于需要寬調速的拖動系統(tǒng)中，如龍門刨床。并勵直流電動機一般用于拖動轉速變化較小的負載，如金屬切削機床。串聯(lián)電動機具有軟的機械特性，當負載轉矩增大時轉速大幅下降。當負載很輕或接近空載時，轉速將很高。因此，串勵電動機絕對不允許在額定電壓下空載運行。串勵電動機與負載之間必須用連軸器或齒輪連接，不準用皮帶傳動。串勵電動機主要用于起重及交通運輸機械上，如起重吊車、城市電車等，手槍鉆、電動錘、家用絞肉機、吸塵器等也采用串勵電動機。四、直流電動機的控制直流電動機的起動直接起動時，起動電流可以達到額定值的10—20倍。原因n=0時，Ea=0,Ra很小，所以電流很大。起動方法電樞串電阻起動、降壓起動。電樞回路串電阻起動時，全部電阻均串入電樞回路，隨著轉速升高，逐漸減小電阻，直至全部切除，起動結束。串聯(lián)電阻的數(shù)值要求一般把起動電流限制在2?2.5倍的額定電流范圍內。降壓起動指的是降低加在電樞繞組上的電壓，起動時，勵磁繞組電壓必須是額定值。降壓起動電動機需要有專用直流電源。直流電動機的反轉方法：改變磁通（即勵磁電流）的方向；改變電樞電流的方向。實際中，一般采用電樞繞組反接的方法實現(xiàn)反轉。電樞繞組反接的同時必須連同換向極繞組一起反接。串勵電動機通過改變電源端電壓的方向無法實現(xiàn)電動機反轉。直流電動機的調速調速方法及特點如表所示項目方法轉速變化調速平滑性調速范圍能量消耗機械特性屬何種調速電樞串電阻調速向低調有級級數(shù)有限大變軟恒轉矩降壓調速向低調無級范圍大小較硬恒轉矩弱磁調速向高調無級范圍小小較硬恒功率電樞串電阻調速中的電阻，可以作為起動電阻應用，但串電阻起動中的電阻，不能作為調速電阻應用。降壓調速只能降低電樞電壓，勵磁繞組電壓要為額定值。弱磁調速一般通過改變勵磁回路電阻來實現(xiàn)。最高轉速一般控制在1.2倍額定轉速的范圍內。直流電動機的制動直流電動動機的制動分為機械制動與電氣制動。電氣制動分為以下幾種（1）能耗制動原理電動機的電樞繞組脫離電源，用制動電阻Ra短接，轉子在慣性下繼續(xù)旋轉，其導體切割勵磁繞組磁場形成感應電流，使轉子產(chǎn)生一個與轉動方向相反的電磁轉矩，從而使電動機迅速停轉。能耗制動時，電動機工作在發(fā)電狀態(tài)，將系統(tǒng)的動能轉化為電能，消耗在電樞回路的電阻上。特點優(yōu)點是設備簡單，操作方便，運行可靠、制動過程平穩(wěn)；缺點是需要能量無法利用，低速時制動效果差。適用場合用于要求制動平穩(wěn)、迅速停車的場合。（2）反接制動原理把運行中的電動機的電樞繞組反接到電源上，通過改變電樞繞組電壓的極性使電磁轉矩改變方向，產(chǎn)生制動轉矩。反接制動時，一定要在電樞回路中串入制動限流電阻R。制動結束要迅速a切斷電源，以防電動機反轉。特點優(yōu)點是制動效果強烈，所需設備簡單。缺點是電能損耗多，對電源沖擊太大。適用場合強烈制動的場合，通常只在小功率電動機上采用。（3）回饋制動（發(fā)電制動、再生制動）原理當轉子轉速n超過理