直流�(fā)電機是一種把機械能轉(zhuǎn)換為直流電輸出的電機,流電動�具有良好的起動性能和調(diào)速性能,因此廣泛應(yīng)用于要求�(diào)速平�,調(diào)速范圍廣等對�(diào)速要求較高的電氣傳動系統(tǒng)中,如電力機�、無軌電�、軋鋼機起重�(shè)備等�
直流電機的結(jié)�(gòu)可分為靜止和�(zhuǎn)動兩部分,靜止部分稱為定�,旋�(zhuǎn)部分稱為�(zhuǎn)子(也稱電樞�。圖1 與圖2分別為直流電機的縱剖面示意圖和橫剖面示意��
直流電機縱剖面示意圖
直流電機橫剖面示意圖
直流電機定子部分包括機座、主磁極、換向極、端�、軸承和電刷裝置等;�(zhuǎn)子部分包括電樞鐵�、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇和�(zhuǎn)軸等�
1、主磁極
主磁極用來產(chǎn)生氣隙磁場,并使電樞表面的氣隙磁通密度按一定波形沿空間分布。主磁極包括主磁極鐵芯和勵磁繞組。主磁極鐵芯由1mm�1.5mm 厚的低碳鋼薄板沖片疊壓而成。勵磁繞組用圓形或矩形純銅絕緣電磁線制成。各磁極的勵磁繞組串�(lián)連接成一�,以保證各主極勵磁繞組的電流相等�
大的直流電機在極靴上開槽, 槽內(nèi)嵌放補償繞組,與電樞繞組串聯(lián),用以抵消極靴范圍內(nèi)的電樞反�(yīng)磁動勢,從而減少氣隙磁場的畸變,改善換向,提高電機運行可靠��
2、換向極
也稱附加�,用于改善直流電機的換向性能。換向極由換向極鐵芯和換向極繞組組成。其鐵心一般也用1mm�1.5mm厚的低碳鋼薄板沖片疊壓而成。換向極繞組必須和電樞繞組相串聯(lián),由于要通過的電樞電流較�,通常采用較粗的矩形截面導(dǎo)體繞制而成。換向極安裝在兩相鄰主極之間,其�(shù)目一般與主極�(shù)相等。小功率直流電機可不裝換向極�
3、機�
直流電機的機座用來固定主�、換向極、端蓋等,并借助底腳將電機固定在基礎(chǔ)��
同時,直流電機的機座是磁極間的磁通路�(稱為磁軛),所以用�(dǎo)磁性好、機械強度較高的鑄鋼或厚鋼板制成,不能采用鑄鐵�
4、電樞鐵�
電樞鐵心用來通過磁通并嵌放電樞繞組,是主磁路的一部分。由于轉(zhuǎn)子在定子主磁極產(chǎn)生的恒定磁場�(nèi)旋轉(zhuǎn),因此電樞鐵芯內(nèi)的磁通是交變�,為減少渦流和磁滯損耗,通常用兩面涂絕緣漆的 0.5mm 硅鋼片疊壓而成。沖片上有均勻分布的嵌放電樞繞組的槽和軸向通風(fēng)孔�
5、電樞繞�
電樞繞組是產(chǎn)生感�(yīng)電動勢和電磁�(zhuǎn)�,實�(xiàn)機電能量�(zhuǎn)換的�(guān)鍵部�。容量較小的直流電機的電樞繞組用圓形電磁線繞制而成,而大多數(shù)直流電機的電樞繞組均用矩形絕緣導(dǎo)線繞制成定形線圈,然后嵌入電樞鐵心的槽中,線圈與鐵心之間以及�、下層線圈之間都必須妥善絕緣。為了防止電樞旋�(zhuǎn)時離心力的作�,繞組在槽內(nèi)部分用絕緣槽楔固定,而伸到槽外的端接部分則用非磁性鋼絲扎緊在線圈支架��
6、換向器
換向器是直流電機特有的關(guān)鍵部件,將電樞繞組內(nèi)部的交流電勢�(zhuǎn)換成電刷間的直流電勢。換向器的質(zhì)量好壞將直接影響直流電機的運行可靠�。換向器由許多稱為換向片�、彼此互相絕緣的銅片組合而成,有多種�(jié)�(gòu)形式,換12 向器� V 型套�、換向片、云母片(換向片間的絕緣)和壓緊圈等組成緊密整體。小型換向器用熱固性環(huán)氧樹脂熱壓成整體。電樞繞組端部嵌放在換向片端部槽�(nèi),并焊接在一��
7、電刷裝�
電刷裝置由電�、刷握、刷桿和刷桿座等組成。電刷放在刷握上的刷盒內(nèi),用彈簧將電刷壓緊與換向器表面緊密接�,保證電樞轉(zhuǎn)動時電刷與換向器表面有良好的接觸。電刷裝置與換向器配合將�(zhuǎn)動的電樞繞組和靜止的外電路聯(lián)��
8、氣�
�、轉(zhuǎn)子之間的氣隙是主磁路一部分,其大小直接影響運行性能。由于氣隙磁場由直流勵磁�(chǎn)�,因此直流電機的氣隙可比異步電動機大得多,小型直流電機為 1�3 mm,大型直流電機可� 12mm�
�(fā)電機運行時的直流電機工作模型如圖所�,圖中的電刷A和B間外接的是直流�(fù)載,電機由一原動機拖動以逆時針方向旋�(zhuǎn)。在圖示瞬間,元件邊ab的感�(yīng)電勢方向為b端到a�,元件邊cd的感�(yīng)電勢方向為d端到c�,元件中的電流ia的方向為B刷→d→c→b→a→A�,元件邊ab、cd�(chǎn)生電磁力f,作用在電樞圓周切線方向的電磁力f將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩Tem,方向為順時�,與電機旋轉(zhuǎn)方向相反。轉(zhuǎn)� 180°的位置后,元件內(nèi)的電流ia的方向為從B刷→a→b→c→d→A�,外電路中的電流I的方向仍不變,產(chǎn)生的電磁�(zhuǎn)矩Tem方向仍為順時��
直流�(fā)電機的工作模�
由上面分析可見,直流電機在作�(fā)電機運行�,有以下幾個特點:
?�?)在每個電樞線圈內(nèi)流動的電流ia為交�,同時產(chǎn)生的感應(yīng)電勢e亦為交流�
�2)電刷間為直流電�,而元件內(nèi)的感�(yīng)電動勢e和電流ia的方向相同�
?�?)由電樞電流所�(chǎn)生的磁場在空間上也是固定不變��
�4)n與電磁轉(zhuǎn)矩Tem 反方�,電磁轉(zhuǎn)矩Tem 起制動作��
額定值是電機生產(chǎn)企業(yè)按國家標(biāo)�(zhǔn)對電機產(chǎn)品在指定工作條件下(即額定工作條件)所�(guī)定的一些量�。主要額定值通常�(biāo)在電機的銘牌上。直流電動機的主要額定值有�
?�?)額定功率PN,指直流電動機轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功�,單位為W或kW�
?�?)額定電壓UN,指額定狀�(tài)下電機出線端的電�,單位為V�
?�?)額定電流IN,指額定狀�(tài)下電機出線端的電�,單位為��
�4)額定轉(zhuǎn)速nN,指直流電機�(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)�,單位為r/min�
此外,直流電機銘牌上還標(biāo)有電機型�,絕緣等級,額定勵磁電壓UfN,額定勵磁電流IfN 等說明電動機特點的內(nèi)容。而額定效率ηN、額定轉(zhuǎn)矩TN、額定溫升θN等通常不標(biāo)注在銘牌上。直流電機的額定功率對直流電動機而言是指它的軸上的輸出機械功�,其表達式為:PN=UNINηN ;而對直流�(fā)電機則指�(fā)電機輸出的電功率,其表達式為:PN=UNIN�