直流电动机文档格式.docx
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励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，接线如图1.23（a）所示。
图中M表示电动机，若为发电机，则用G表示。
永磁直流电机也可看作他励直流电机。
2．并励直流电机
并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，接线如图1.23（b）所示。
作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；
作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。
3．串励直流电机
串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源，接线如图1.23（c）所示。
这种直流电机的励磁电流就是电枢电流。
4．复励直流电机
复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组，接线如图1.23（d）所示。
若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。
若两个磁通势方向相反，则称为差复励。
不同励磁方式的直流电机有着不同的特性。
一般情况直流电动机的主要励磁方式是并励式、串励式和复励式，直流发电机的主要励磁方式是他励式、并励式和和复励式。
对电动机而言他励和并励可以互相转换，只要他励线圈的额定电压和电机的额定电压相同。
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直流电动机接线盒内接线柱的含义A1.A2电枢绕组B1.B2换向绕组C1.C2补偿绕组D1.D2串励绕组E1.E2并励绕组F1.F2他励绕组H1.H2直流辅助绕组J1.J2交流辅助绕组直流电动机如何改变转向
假如是串励如手电钻，只要把两个电刷的连线对调就可以改变转向。
如果是并励，只要改变电枢的极性，或者改变励磁线圈的极性都是可以改变转向.直流电机有两种，
1、一种是励磁电机，即有两个绕组，一组励磁绕组、一组电枢绕组，这种电机想换向，可只交换励磁绕组的两线，也可只交换电枢绕组的两线，不能同时交换两个绕组的线，否则就会保持方向不变
2、另一种是永磁电机，即只有一个绕组，这种电机换向就把两根绕组线交换概述
结构
直流电动机的结构图
直流电动机的定子部分由主磁极、换向磁极、机座、端盖和电刷装置等组成。
转子部分由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、风叶、转轴等组成。
定子主磁极端面与电枢外圆曲面之间的空气隙是磁路的一部分，对电动机的性能有相当大的影响。
对中小型直流电动机，气隙为0.5~3mm
，大型直流电动机的气隙约在10~12mm之间。
直流电机的主要部件如图2－33所示。
直流电动机的主要部件图
l、定子。
主磁极：
由铁芯和励磁绕组构成。
其主要作用是产生磁场。
当电流通过励磁绕组时，铁芯就成为一个固定极性的磁极。
主磁极的数目可分2极、4极、6极和8极等。
磁极铁芯常用0.5~1mm的硅钢片叠成。
它包括极身和极靴（极掌）两部分，极靴较极身宽，以使磁极下的磁通分布较为均匀，并能放置绕组，用螺栓固定在机座上，如左图所示。
主磁极固定方法
换向磁极：
其铁芯多采用扁钢，大容量电动机才采用薄钢片叠成。
其励磁绕组的匝数较少，并与电枢绕组串联。
换向磁极通常被安装在两个相邻的主磁极的中心线上，所以又称间极，如图2－35所示。
它的作用是减小电枢绕组在电流换向时所产生的火花。
间极的极性必须这样安排―顺着电枢的旋转方向依次为NN’
SS’
（N’、S’表示间极，N、S表示主磁极），如图2
－35（b）所示。
如果顺序不对，使换向火花加剧，甚至烧坏换向器。
换向磁极的结构和极性
机座：
通常用铸钢或铸铁制成，用以固定主磁极、换向磁极和端盖等部件。
同时机壳中传导磁通的部分叫磁轭，是电机磁路的一部分。
电刷装置
电刷装置：
主要由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。
刷握固定于与它绝缘的刷杆上，电刷装在刷握里，通过弹簧（压力一般为1.47×
104~
2.45×
104Pa）和压板使电刷和换向器保持良好的接触。
电动机运行时，通过固定的电刷和旋转的换向器之间的滑动接触，把电流引入电枢绕组。
2、转子
转子（也称电枢）（也称电枢）。
电枢铁芯：
一般用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。
其外圆上冲有均匀分布的槽供嵌放电枢绕组用，同时是电机磁路的一部分。
整个铁芯固定于转轴上。
电枢绕组：
由绝缘的铜线绕成一定形状的线圈，嵌放在电枢铁芯槽内，各线圈的线端按一定规则焊在相应的换向片上。
线圈之间和线圈与铁芯间保持良好的绝缘。
当接通电流后，产生转矩实现能量转换。
金属套筒式换向器
换向器：
常用的金属套筒式换向器由许多截面为梯形的换向铜片组成圆柱形，片间用云母作良好的绝缘。
换向器的作用是，当电枢绕组导线从磁场的N极（或S极）范围转入S极（或N极）范围时，由于电刷与换向器滑动接触使导线中的电流同时改变方向，使分别处于N极和S极范围内的导体中电流方向始终保持不变，从而保证电动机旋转方向不变，持续运转。
换向器是直流电机的重要部分。
由于电枢绕组导线中电流需要改变方向，根据电磁感应自感现象的规律及其他多种原因，电刷与换向器间将产生火花。
若火花很小，呈蓝色，则对电机正常运行没什么影响；
若火花范围较大，呈红色甚至白色，则将危害电刷和换向器，甚至影响电动机正常运行。
基本工作原理编辑本段回目录
直流电动机简单工作原理
无论直流电动机的结构多么复杂，其工作原理就是通电导线在磁场中受电磁转矩而旋转。
当电枢线圈接通直流电源后，在图2－38所示的瞬间，导线ab中的电流方向从a到b，导线cd中的电流方向是从c到d，由左手定则可判断导线ab受到的电磁力向左，导线cd受到的电磁力向右。
这样电枢上就产生了逆时针方向的电磁转矩，电枢按逆时针方向旋转起来。
当电枢转过90o时，线圈中电流间断为零，电磁转矩消失。
但由于惯性的作用，转轴继续转动。
这样，电刷A与导线cd连接的换向片接触，电刷B与导线ab连接的换向片接触，故线圈中电流方向改变。
同时由于导线ab已转至S极下，导线cd已转至N极下，因此导线ab和cd所受的电磁力形成的电磁转矩方向不变。
于是电枢仍按原转向继续运转。
总之，直流电动机由于电流经换向器自动地改变其在线圈中的流动方向，使电枢受到的电磁转矩方向始终不变，电动机按一定万向持续运转。
直流电动机中载流电枢导线在磁场中受到电磁力的作用产生电磁转矩，电磁转矩的大小与磁通和电枢电流的乘积成正比，用计算式表示为
M
=CmΦIS
（2.12）
式中：
Cm―
电动机的电磁转矩常数；
Φ―
励磁绕组产生的主磁通，
Wb；
IS
―
电枢电流，
A。
当电动机转动后，电枢导线因切割主磁通而产生感应电动势，根据右手定则判断可知，此电动势方向与电枢电流的方向正好相反，故称为反电势，用E反表示。
反电势的大小与磁通和转速成正比，用公式表示为
E反＝
CeΦn
（2.13）
Ce
电动机电势常数；
n
电动机转速。
由于电枢绕组中存在反电势，因此加在电动机电枢绕组两端的电压应分为两部分：
一部分用来平衡反电动势，另一部分为电枢绕组的电阻电压降。
因此，直流电动机的电压平衡方程为
U=
E反＋
IS
RS
（2.14）
式中：
电枢绕组电阻。
根据上式，可求得电动机的电枢电流为：
IS=（U－E反）
/
（2.15）
当电枢产生的电磁转矩（M
=CmΦIS）与作用在电枢轴上的反抗转矩E反相等时，则电枢以等速旋转；
如果增大电动机的负载（即增加轴上的反抗转矩）则在最初的瞬间，电枢的电磁转矩小于轴上的反抗转矩（M
<
M反），电动机减速。
随着电动机转速的下降，电枢绕组的反电势减小，电流Is将逐渐增加，电磁转矩也逐渐增大，当增大至M与M反相等时，电动机就不再减速，而以较低转速再作等速旋转。
当负载转矩减小时，即M小于M反，则转速升高。
其过程与上述情况相反。
所以，直流电动机的转速变化与负载转矩的变动有直接关系。
分类和运行特性
按励磁方式不同，可把直流电动机分成四类。
并励电动机电路和转速特性、机械特性
l、并励电动机。
并励电动机的电路连接如图（a）所示。
由于并励绕组与电枢并联，因此当电源电压不变，磁场串联电阻凡保持恒定时，励磁电流If亦不变，磁极励磁磁通也不变。
在U=Ue，额定电压不变、If保持不变的条件下，转速n与电枢电流Is之间的关系，称为电动机的转速特性。
并励电动机的转速，由电动机转速公式可知，将随着电枢绕组的内压降IsRs的增大而减小。
由于Rs很小，因此当负载转矩增加时，迫使Is增大而IsRs内压降增加不大，故n下降很少。
并励电动机的转速特性图（b）所示。
当U=Ue保持不变、If为常数时，转速与电磁转矩M的关系，称为电动机的机械特性。
由转矩公式M
=CmΦIS可知，并励电动机Φ不变，则M仅与Is成正比。
所以，把转速特性的横坐标Is换成M后，就成为并励电动机的机械特性。
由此可见，当负载转矩增大时，并励电动机增大输出电磁转矩，而转速下降很少，因此并励电动机具有硬的机械特性。
必须注意，并励电动机在运转时切忌断开励磁电路，否则励磁电流为零，磁极上仅有微弱剩磁，由转速公式可知，将会导致转速急剧增加（俗称飞车），或因负载转矩迫使电机停转时，反电势为零，将导致电枢电流剧增从而引起严重事故。
串励电动机电路和转速特性、机械特性
2、串励电动机
串励电动机的电路连接如图（a）所示。
其励磁电流与电枢电流相等。
串励电动机的电压平衡方程，计及串励绕组的内阻RCQ，则应为：
U
=
E反＋Is（Rs＋RCQ）
（2.17）
需要注意的是，串励电动机不能在空载或轻载下运行。
因为空载或轻载情况下，电动机转速过高，会超过电动机所能承受的机械强度，所以串励电动机至少要带有20%~25％的额定负载起动。
此外，也不能用皮带来拖动负载，以避免皮带断脱出现无负载的危险。
复励电动机机械特性曲线
3、复励电动机
复励电动机的磁极上有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，另一个则与电枢绕组并联，如图2－41（a）所示。
复励电动机的机械特性介于并励和串励之间，如图（b）中曲线2、3所示。
复励电动机在空载运行时，并励绕组起主要作用，它的机械特性接近并励电动机机械特性。
当负载增大以后，串励绕组的磁场将随之增强，当串励绕组起主要作用时，机械特性接近串励电动机机械特性。
但由于并励磁场的存在，空载时不会出现飞车危险。
图（b）中曲线
1为并励电动机的机械特性，曲线4为串励电动机的机械特性。
以上三种电动机，由于励磁绕组和电枢共用一电源，所以又称为自励式电动机。
他励电动机
4、他励电动
他励电动机的励磁绕组和电枢绕组分别用两个直流电源供电，如图2－42所示。
图中R是磁场调节电阻。
由于这种电动机运行稳定，可以实现大范围的均匀调速，常用在发电机－电动机的G－M拖动等方面。
他励电动机的机械特性与并励电动机相同。
铭牌和接线标志
直流电动机的铭牌
直流电动机的铭牌以图所示为例进行说明。
型号：
Z2C一32中，Z表示直流，2表示第二次改进设计，C表示船用电动机，32表示采用3号机座，2号铁芯长度。
功率：
电动机额定工作情况下轴上输出的机械功率。
电压：
电动机外接电源电压。
电流：
指额定运行时电动机的输入电流。
转速：
额定工作状态下转子旋转的速度。
以每分钟转数表示。
励磁：
表示电动机的励磁方式。
励磁电压：
表示加在励磁绕组两端的电压值。
励磁电流：
电机产生主磁通所需要的励磁电流。
定额：
表明电机在额定值工作时，可以运行的持续时间及顺序。
温升：
电机允许发热的限度，用
℃
表示。
直流电动机的实际接线图
国产直流电动机的出线端标记如表所列。
A1.A2电枢绕组B1.B2换向绕组C1.C2补偿绕组D1.D2串励绕组E1.E2并励绕组F1.F2他励绕组H1.H2直流辅助绕组J1.J2交流辅助绕组
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