串励直流电动机工作原理Word下载.docx

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10—端盖

图2直流电动机的组成

2、 

电动机的工作原理

基本工作原理：

通电导体在磁场中产生电磁力，使导体产生旋转运动，实现了电能与机械能的转变。

工作情况：

当蓄电池电流经过电刷引入电枢后，在线圈中有电流流过，方向如图所示。

根据左手定则，可以确定电磁力的方向，可见线圈在电磁力的作用下沿逆时针方向旋转。

当线圈旋转过半圈后，两个换向片更换了接触的电刷，流过线圈的电流也发生了改变，但是电磁力矩的方向没有改变，这样就保证了电机始终向一个方向旋转，如图3所示。

图3直流电动机的工作原理

3、电动机的工作特性工作特性：

直流串励式电动机的力矩M、转速n和功率P随电枢电流变化的规律，如图4所示。

图4直流电动机的特性

转矩特性：

定义：

电动机的转矩与电动机电流之间的关系。

分析：

⑴起动瞬间，制动状态，电流值最大，电枢转速为零，力矩也相应达到最大值。

且力矩与电流的平方成正比，因此力矩最大，易于发动机的起动。

这就是汽车采用直流串励式电动机的主要原因。

⑵随着转速的提高，力矩不断下降。

转速特性：

电动机的转速与电动机电流之间的关系。

⑴当电枢电流增加时，电压降IsΣR增加，在磁路未饱和时，Φ的值也增加，故n急剧下降。

⑵直流串励电动机另一特性：

重载时转速低，可保证发动机的安全起动，而在轻载时转速高，易造成飞车事故。

因此对于功率较大的电动机，不允许在轻载或空载下运行。

功率特性：

电动机的输出功率与电流之间的关系。

⑴ 

全制动时：

起动发动机瞬间，转速和输出功率均为零，电流最大，转矩最大；

⑵ 

空载时：

电流最小，转速最大，功率为零；

电枢电流在最大值一半时，功率最大。

控制装置

1、作用

起动时，控制驱动齿轮与飞轮的啮合，接通电动机的主电路。

起动后，切断电动机的主电路，使驱动齿轮与飞轮自动断开。

2、形式

电磁操纵式。

3、组成：

由吸引线圈、保持线圈、铁心等组成，如图9所示。

1—起动开关接电动机接线柱；

2—接点火线圈接线柱；

3—电磁开关接蓄电池接线柱；

4—起动开关；

5—接起动开关接线柱；

6—接触盘；

7—黄铜套筒；

8—吸引线圈；

9—固定铁心；

10—保持线圈；

11—活动铁心；

12—传动叉；

13—驱动齿轮；

14—直流电动机

图9起动机电磁开关的组成

4、 

工作过程

置点火开关于起动位置，起动机继电器通电，继电器触点闭合，接通电磁开关电路；

电磁开关通电，两线圈电流方向一相同，共同产生吸力，使驱动齿轮啮合，主开关接通。

电磁开关通电后，吸引和保位线圈通电，两者流过的电流方向相同，共同产生电磁吸力，在电磁吸力的作用下，活动铁心克服回位弹簧的弹力右行，通过杠杆机构，使小齿轮开始啮入飞轮齿圈；

活动铁心继续左移时，通过推杆使接触盘右移，接通电动机主电路。

在接触盘尚未接通之前，由于吸引线圈的电流流经励磁绕组和电枢绕组，会产生一个较小的电磁转矩，使小齿轮缓慢旋转与飞轮啮合。

在小齿轮完全与飞轮啮合后，接触盘接通电动机的主电路，蓄电池的大电流流进电动机，产生正常的电磁转矩，使发动机起动。

起动机主电路通电后，主电路通电后，吸引线圈被短路，但保位线圈继续通电，产生电磁吸力，维持齿轮的啮合位置不变，起动发动机。

松开点火开关后，起动继电器断电，继电器触点断开，继电器与电磁开关之间的电路被切断。

由于磁场的磁滞性，主接触盘继续通电，电磁开关两线圈通过接触盘继续通电。

此时，两线圈所产生的磁场方向相反，互相抵消。

铁心在回位弹簧的作用下迅速回位，驱动齿轮退出啮合，接触盘回位，切断主电路，起动机停止工作。

电磁开关的工作过程如图10所示。

图10电磁开关的工作过程

解放CA1091型汽车起动系电路

1、特点：

增加了一个附加继电器，可防止起动机在发动机工作后产生误动作。

2、工作情况：

附加继电器受发电机中性点电压的控制，当发电机发电后，在中性点电压的作用下，附加继电器线圈通电，使起动机继电器线圈断电，从而防止了误动作。

1—电磁开关主接线柱；

2—吸引线圈；

3—保持线圈；

4—起动继电器触点；

5—保护继电器触点；

6—点火开关；

7—硅整流发电机；

8—电流表；

9—快速熔断片

图11解放CA1091型汽车起动系电路

作业：

画电路图说明起动机工作过程

起动机传动机构和控制机构

1、作用：

单向传递电动机的力矩，起动发动机。

在起动后自动打滑，保护起动机电枢不致产生飞车。

2、种类：

l 

滚柱式单向离合器：

适用于中小型汽车；

摩擦片式单向离合器：

适用于中型汽车；

弹簧式单向离合器：

适用于大型汽车。

3、 

滚柱式单向离合器

结构：

滚柱式单向离合器由驱动齿轮、十字块、滚柱和弹簧等组成。

离合器总成套装在电枢轴的花键上，可以轴向移动。

如图5所示。

工作原理：

起动时，拨叉将离合器推出，驱动齿轮与飞轮啮合，电动机通电后，带动十字块旋转。

此时十字块处于主动状态，使滚柱滚入窄端，将十字块与外壳卡紧。

起动后，飞轮齿圈带动驱动齿轮与外壳高速旋转，当转速超过十字块时，就迫使滚柱滚入宽端，各自自由滚动，起保护作用。

如图6所示。

图5滚柱式单向离合器的构造

图6滚柱式单向离合器的工作原理

摩擦片式单向离合器

摩擦片式单向离合器由内、外接合毂，主、从动摩擦片等组成。

外接合毂与小齿轮一体，套装在电动机轴上，内接合毂通过内花键与与电动机的轴接合。

从动摩擦片（青铜材料）装入外接合毂的切槽中，主动摩擦片插入内接合毂的切槽内，主、从动摩擦片相间排列。

离合器工作时，利用两者的摩擦办传递转矩，如图7所示。

1—拨叉环；

2—主动盘；

3—卡环；

4—锁圈；

5—被动盘；

6—压盘；

7—调整垫圈；

8—主动摩擦片；

9—被动摩擦片；

10—驱动齿轮轴套；

11—后端盖；

12—挡圈；

13—锥面盘；

14—半圆卡环；

15—保险弹簧垫圈；

16—承推环

图7摩擦片式单向离合器

起动时，当驱动齿轮啮入飞轮齿圈后，电动机通电旋转，内接合毂在惯性力作用下沿着螺旋花键向右移动，摩擦片被压紧而将起动机的力矩传递驱动齿轮。

当发动机的阻力矩较大时，内接合器会继续右移，增大摩擦片之间的压力，直到摩擦片之间的摩擦力足够所需的起动力矩，带动曲轴旋转，起动发动机。

起动后，驱动齿轮被飞轮齿圈带动，其转速超过电枢转速时，内接合毂沿着螺旋花键向左退出，摩擦片之间的压力消除。

驱动齿轮不会带动电枢轴旋转，起到保护作用。

5、 

弹簧式单向离合器

由驱动齿轮、连接套筒和螺旋弹簧组成，连接套筒与电枢轴通过花键连接，连接套筒与驱动齿轮外面套有扭力弹簧，其两端内径较小，分别箍紧在齿轮和套筒上，如图8所示。

1—衬套；

2—起动机驱动齿轮；

3—限位套；

4—扇形套；

5—扭力弹簧；

6—护套；

7—花键套筒；

8—弹簧；

9—滑套；

10—卡簧

图8弹簧式单向离合器

起动时，电枢轴带动连接套筒旋转，扭力弹簧顺其旋转方向扭转，圈数增加，内径变小，将齿轮柄与连接套筒包紧，成为整体。

这样电动机的力矩传给驱动齿轮，带动曲轴旋转，起动发动机。

起动后，驱动齿轮转速高于电枢转速，扭力弹簧被反向扭转，内径变大，齿轮与连接套筒松脱，各自转动，起动了保护作用。

减速起动机

概述

在电动机的电枢轴和输出轴之间，设置了齿轮减速装置。

通过转矩的倍增作用，使起动机的输出特性适应发动机的起动要求。

齿轮减速比一般为3--5。

特点

增大起动机的起动转矩，提高起动性能；

减少蓄电池的耗电量，延长了使用寿命；

电动机的体积小，质量减轻。

结构

三种形式，如图12所示。

（a）外啮合式 

（b）内啮合式 

（c）行星齿轮式

图12三种减速起动机的构造

工作情况

起动时，接通起动开关，磁化线圈通电，接通继电器触点，蓄电池为起动机的电磁开关供电，吸拉线圈与保位线圈通电，产生吸力，接通主电路，通过拨叉使驱动齿轮与飞轮啮合，啮合后，起动机主电路接通，蓄电池供电，带动电动机旋转，通过减速齿轮减速后，通过螺旋花键将动力传递给单向啮合器和驱动齿轮，带动发动机起动。

行星齿轮减速机构介绍

特点：

电枢轴上的驱动齿轮（太阳轮）与电枢轴制成一体。

行星齿轮套装在行星齿轮架的行星轮轴上。

输出轴与行星齿轮架固定连接，驱动齿轮与输出轴是一体的。

行星齿轮固定内齿圈在工作时固定不动。

行星齿轮在太阳的带动下产生自转，同时由于内齿圈是固定的，太阳轮又绕着太阳轮公转，从而带动行星架转动，通过行星架带动驱动输出轴旋转。

动力传动情况

电机→驱动齿轮（太阳轮）→行星齿轮，行星齿轮开始自转，由于内齿圈固定不动，因此行星齿轮又在内齿圈上公转，带动行星齿轮架转动，而行星架又与输出轴是一体的，把动力传给输出轴。

如图13所示。

起动系故障诊断

使用方法

起动机每次起动的时间不超过5s，再次起动应停止2min。

在冬季和低温情况下起动时，应采取保温措施，最好行预热再起动。

发动机起动后，必须立即切断起动机的控制电路，使起动机停止工作。

维护

保持外部清洁；

各处导线联接要牢固可靠；

定期检查与清洁换向器等。

起动机常见故障的诊断与排除

起动机不转

故障现象：

蓄电池电量充足，导线连接正常，接通点火开关后起动机不转。

故障部位：

起动机、组合继电器和连接导线与开关等。

排除方法：

（1）检查导线的连接情况，开关的工作情况。

（2）判断故障在起动机还是在组合继电器：

用导线短接起动机电磁开关上的两接线柱，起动发动机，如果起动机运转，故障在组合继电器；

若电动机不转，故障在起动机。

（3）判断故障在电动机还是在电磁开关：

用导线短接起动机上两主接线柱，如果电动机运转，故障在电磁开关，否则。

故障在电动机。

起动机不运转判断步骤

起动机运转无力

起动机转动缓慢无力，带动发动机困难或接通起动开关后，起动机只有“卡嗒”一声并不转动。

蓄电池、点火开关、起动机和连接导线等。

检查内容：

蓄电池电量、导线连接情况

电磁开关主触点的接触情况

电磁开关的工作情况

起动机空转

接通起动开关，起动机空转。

起动机主开关接触盘行程，若过短，则造成电磁开关提前接触，会听到轻微的摩擦声。

驱动齿轮或飞轮齿圈是否严重磨损，打滑。

单向离合器是否有打滑现象。