ConstructionandApplicationofDCMachines.docx

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ConstructionandApplicationofDCMachines

Construction-and-Application-of-D.C.-Machines

D

alumininumalloys,tokeepdowntheweight）.Toeithersideoftheframethereareboltedtwoendshields,whichcontaintheballorslidingbearing.

在低压和可控补偿整流器电机中，磁轭是由0.5～1毫米的薄铁板制成的。

磁轭经常被安放在一个非铁磁性的结构内（通常是由铝合金制成，为了缩减重量）。

在内部有两个端盖并且都包含球体和滑动轴承。

The（main）excitationpolesarebuiltfrom0.5～1mmironsheetsheldtogetherbyrivetedbolts.Thepolesarefixedintotheframebymeansofbolts.Theysupportthewindingscarryingtheexcitationcurrent.

励磁磁极由用0.5～1mm的铁片通过用螺栓钉牢互相支撑。

磁极被放入结构内的依靠螺栓固定。

它们支撑绕组，让它运送励磁流动。

Ontherotorside,attheendofthepolecoreistheso-calledpole-shoewhichismeanttofacilitateagivendistributionofthemagneticfluxthroughtheairgap.Thewindingisplacedinsideaninsulatedframemountedonthecore,andsecuredbythepole-shoe.

在电枢上，磁极铁心的末端是极靴，它通过气隙有助于磁通量的分布。

绕组被放置在一个绝缘结构内的中心处，被极靴保护。

Theexcitationwindingaremadeofinsulatedroundorrectangularconductors,andareconnectedeitherinseriesorinparallel.Thewindingsarelinkedinsuchawaythatthemagneticfluxofonepolecrossingtheairgapisdirectedfromthepole-shoetowardsthearmature（northpole）,whichthefluxofthenextpoleisdirectedfromthearmaturetothepole-shoe（southpole）.

励磁绕组是由绝热的圆形物或矩形的导体制成，并且和另一个连续或平行的相连接。

绕组是以一个磁极的磁通量穿过气隙，然后被指引由极靴向电枢（北极），下一个磁极的磁通量由电枢到极靴（南极）。

Thecommutatingpoles,likethemainpoles,consistofacoreendinginthepole-shoeandawindingwoundroundthecore.Theyarelocatedonthesymmetry（neutral）axisbetweentwomainpoles,andboltedontheyoke.Commutatingpolesarebuilteitherofcast-ironorironsheets.

换向极的磁极就像主磁极，它组成了一个中心，末端在极靴中并且一个绕组绕在中心周围。

它们被放在两个主磁极中间的对称轴，拴在磁轭上。

换向极的磁极是由生铁或铸铁制成。

Thewindingsofthecommutatingpolesarealsomadefrominsulatedroundorrectangularconductors.Theyareconnectedeitherinseriesorinparallelandcarrythemachine’smaincurrent.

换向极的绕组是由周围绝缘的或垂直的导线制成。

它们相互平行或首尾连接，带动设备的主电流。

Therotorcoreisbuiltof0.5-1mmsilicon-alloysheets.Thesheetsareinsulatedfromoneanotherbyathinfilmofvarnishorbyanoxidecoating,bothsome0.03-0.05mmthick.Thepurposeistoensureareductionoftheeddycurrentswhichariseinthecorewhenitrotatesinsidethemagneticfield.Thesecurrentscauseenergylosseswhichturnintoheat.Insolidcores,theselossescouldbecomeveryhigh,reducingmachineefficiencyandproducingintenseheating.

转子的中心是由0.5～1毫米硅合金薄板制成。

薄板是通过清漆薄膜或氧化物涂层和其他物质绝缘。

绝缘物质厚度为0.03～0.05毫米。

目的是当它在磁场中旋转时涡流升高时，减少涡流。

它变得很热将导致能量损失。

在实心物的中心，它损失得很高，减少电机的效率和产生剧烈的热量。

Therotorcoreconsistsofafewpacketsofmetalsheet.Redialoraxialcoolingducts（8-10mminside）areinsertedbetweenthepacketstogivebettercooling.Pressureisexertedtobothsidesofthecorebypressingdevicesfoxedontotheshaft.Thelengthoftherotorusuallyexceedsthatofthepolesby2-5mmoneitherside－theeffectbeingtominimizethevariationsinmagneticpermeabilitycausedbyaxialarmaturedisplacement.Theperipheryoftherotorisprovidedwithteethandslotsintowhichthearmaturewindingisinserted.

转子的中心包含了一些金属薄片。

轴向的冷却管（8～10毫米）被嵌在金属薄片中给它更好的冷却。

压力施加在中心的两端。

转子的长度超过磁极2～5毫米，作用是减少磁力渗透性导致的轴向位移。

转子的外围提供了槽放入电枢绕组。

Therotorwindingconsistseitherofcoilswounddirectlyintherotorslotsbymeansofspeciallydesignedmachinesorcoilsalreadyformed.Thewindingiscarefullyinsulated,anditsecuredwithintheslotsbymeansofwedgesmadeofwoodorotherinsulatingmaterial.

每个转子绕组包含了一个线圈直接绕在转子槽中依靠特殊设计机械或成行的线圈。

绕组是绝缘的，依靠木制的或绝缘物质制成的槽楔保护它。

Thewindingoverchargearebentoverandtiedtooneanotherwithsteelwireinordertoresistthedeformationwhichcouldbecausedbythecentrifugalforce.

绕组过载是其弯曲，用钢丝相互连接为了抵抗由地心引力产生的变形。

Thecoil-junctionsoftherotorwindingareconnectedtothecommutatormountedonthearmatureshaft.Thecommutatoriscylindermadeofsmallcoppersegmentsinsulatedfromoneanother,andalsofromtheclampingelementsbyalayerofmica.Theendsoftherotorcoilaresolderedtoeachsegment.

转子绕组的线圈交叉点连接到放在电枢轴的换向器上。

换向器是圆柱体含有少量的铜。

换向片是绝缘的。

转子线圈被焊接在换向片上。

Onlow-powermachines,thecommutatorsegmentsformasingleunit,insulatedfromoneanotherbymeansofasyntheticresinsuchasbakelite.

低压电机的换向器片被分割成一个独立的单元，依靠合成树脂互相绝缘，例如人造树脂。

Tolinkthearmaturewindingtothefixedmachineterminals,asetofcarbonbrushesslideonthecommutatorsurfacebymeansofbrushholders.Thebrushescontactthecommutatorsegmentswithaconstantpressureensuredbyaspringandlever.Clampsmountedontheendshieldssupportthebrushholders.

为了连接电枢绕组固定接线端，一组电刷在换向器的表面上依靠支架滑动。

电刷通过弹簧给予不变的压力连接换向片。

卡钉安放在端盖上并且支撑碳刷支架。

Thebrushesareconnectedelectrically－withtheodd-numberedbrushesconnectedtooneterminalofthemachineandtheeven-numberedbrushestotheother.Thebrushesareequallyspacedroundtheperipheryofthecommutator－thenumberofrowsofbrushesbeingequaltothenumberofexcitationpoles.

奇数的炭刷连接到电机的一个接线端上，偶数的炭刷连接到另一个接线端上。

炭刷围绕换向器的外围等距隔开，有多少排炭刷就有等量的励磁磁极

ApplicationofD．C．Motors

Withtheadventofcontrolledrectifiersofvariouskinds，theimportanceofD．C．generatorshassubsidedsomewhatsinceitischeapertoconverttoD．C．withatransformerandrectifierratherthanwithanA．C．motorandD．C．generator．Therectifierperformanceisinferiorintermsofpowerfactor，simplicityofcontrol，regenerativeandreversingabilityandharmonicgeneration，butscoreoncost，inmostcases，space，noiseandmaintainance；thelatterconsiderationsweighingmoreheavilyinamodemage．D．C．generatorswillcontinuetobemadefortheirvirtuesbutwilllosecertaintraditionalfieldsofapplication．Theyareinvaluableforuseasdynamometerscoupledmechanicallytoenginesandmotorsofvariouskindstocontrolandmeasuretheoutput．BymountingthestatorinbearingsSOthatthetorquereactioncanbeexertedagainstaspringbalance，thetorqueoutputcanbereadoffdirectly．Generatorsarealsousefulforimpartingspecialcharacteristicstoaloadinasimplemanner，e．g．automaticcurrentlimitationforD．C．weldinggeneratorsutilizingserieswindingsandexaggeratingarmaturereactiondemagnetizingeffects．

随着各种类型的可控型整流器的发展，由于用变压器和整流器组将电能转换成直流电比用交流电动机一直流发电机组更为便宜，因此直流电动机的重要性已逐步减弱。

整流器的性能在功率因数、控制的简单性、再生和回馈能力及谐波的产生方面都较差，但它在价格、占地面积、噪声和维护等方面却占优势；而在当今时代对于后者的考虑占有更大比重。

直流发电机凭着它的优点会继续存在，但它必定会失去某些传统的应用领域。

直流发电机与各种发动机和电动机机械连接在一起用作测功计，用于控制及测量输出是极为有用的。

将定子装配于轴承上，则力矩反应可施加在弹簧秤上，输出力矩便可直接读出来。

直流发电机也可用于以一种简单的方式将某些特性传递给负载，例如，利用串励绕组并扩大电枢反应的去磁作用，直流电焊发电机可实现自动限流。

Asfarasmotorsareconcerned，therearecontinualattemptstoobtaininfinitelyvariablespeedmotorswhichCanbedirectlyconnectedtotheA．C．mainsandthusdispensewiththeintermediateA．C．／D．C．--conversionapparatus．Arecentdevelopmentinvolvesthesubstitutionofcontrolledrectifiersforthecommutator．Sincethecommutatorandbrushesacttodirectthecoilcurrentsinaparticularsensewhenthecoilisrelatedtoaparticularpositioninthefieldsystems，thisfunctioncanbeperformedbyanexternalreversingcircuitactuatedbyshaft—positionsensingdevices．Tappingsfromthearmaturewinding，whichcouldnotbeonthestator，arebroughtouttothiscircuit．SomeSuccesshasbeenachievedwiththesevariousmethodsbuttherearealwaysdisadvantagesanditseemslikelythatthedemandforD．C．motorswillcontinueformanyyearstocome．Shunt,compoundandseparately—excitedmotorsareusedforthedriveswhichhavetooperateoverawiderangeofconstantspeedsandinautomaticcontrolsystems．Seriesmotorsareusedwhenheavystartingtorquesandoverloadsarecharacteristicautomaticallylimitsandpowerdemandandgivesahightorqueperampereonoverload.

就电动机而言，人们一直在努力寻求可直接接在交流电网上，且中间无需交直流转换装置的无级调速电动机。

目前已发展到用可控型整流器代替换向器。

由于当线圈处于磁场中某一特定位置时，换向器和电刷以一种特定的方式导通电流，因此这种作用可以由一种由转轴位置传感器控制的外部逆变电路来完成，将不能位于定子上的电枢绕组的电流引到该电路。

采用这种方法已取得了一些成功，但仍然存在一些不足之处，因此对直流电动机的需求很可能还要继续许多年。

并励、复励和他励电动机用在宽恒速范围运行的驱动装置和自动控制系统中，而串励电动机用于起动转矩大、过载时能自动限制速度，以及功率增大时单位安培的转矩也增大的场合。

Summarizingthen，theD．C．motorcanbeusedforpracticallyanyapplicationthoughithaslowerlimitonmaximumpowerandmaximumspeedthanthesynchronousandinductionmotors．

总而言之，直流电机实际上几乎可用于任何场合，尽管它与同步电机和感应电机相比，最大功率和最大转矩受到更大的限制。

DiscussionofD．C．machineapplicationsinvolvesrecapitulationofthehighlightsofthemachine’sperformancefeatures．togetherwitheconomicandtechnicalevaluationofthemachine’spositionwithrespecttocompetingenergy-conversiondevices．ForD．C．machinesingeneral，theoutstandingadvantageliesintheirflexibilityandversatility．Theprincipaldisadvantageislikelytobetheinitialinvestmentconcerned．YettheadvantagesofD．C．motorsaresuchthattheyretainastrongcompetitivepositionforindustrialapplications．

直流电机应用的讨论涉及电机的主要运行特性，以及电机相对于与其竞争的电能转换装置的经济技术指标的优劣。

一般说来，直流电机的显著优点在于灵活性和多功能，其主要缺点可能是就其初投资大而言的。

但是，直流电机的优点还是使得其在工业应用中保持着强劲的竞争优势。

D．C．generatorsaretheobviousanswertotheproblemofconvertingmechanicalenergyintoelectricenergyinD．C．form．Whentheconsumerofelectricenergyisgeographicallyremovedfromthesiteofenergyconversionbyanyappreciabledistance，however，theadvantagesofA．C．generation．voltagetransformation，andtransmissionaresuchthatenergyconversionandtransmissioninA．C．formarealmostalwaysadopted，A．C．toD．C．transformationatorneartheconsumer【2】．Whenlarge．powerrectificationfromA．C．toconstant-voltageD．C．formisinvolved，theelectronicmethodsusuallyofferdeterminingeconomicadvantages．TheprincipalapplicationsofD．C．generators，therefore，aretocaseswheretheprimaryenergyconversionoccursverynearthepointofconsumptionandcaseswheretheabilitytocontroloutputvoltageinaprescribedmannerisnecessary，althoughsolid-statecontrolledrectificationusingsiliconcontrolledrectifiers（SCRs）andTriacsisfindingwidespreadapplication【3】．

直流发电机显然是解决将机械能转换成直流形式的电能问题的一种方式。