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直流电动机的基本工作原理与结构

2025-08-31 10:01300
用途及基本结构
 
一、用途
 
1、直流电动机的优点:调速范围广,易于平滑调速;过载、启动、制动转矩大;易于控制,可靠性 高;调速时的能量损耗小。
 
2、直流电动机用于轧钢机、轮船推进器、电车、电气铁道牵引,高炉进料、造纸、纺织拖动、吊车、 挖掘机械、卷扬机拖动等;直流发电机用做直流电动机、电解、电镀、电冶炼、充电以及交流发电 机的励磁等直流电源。
 
二、基本结构
 
电机是由两大部分组成
 
1、静止部分--定子
 
2、旋转部分--转子
 
(一)直流电机的静止部分(定子)
 
1、主磁极
 
主磁通的作用是建立主磁场。主磁极由主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组组成它的,铁心是 由 1~1.5mm 厚的钢板冲片叠压紧固而成。极靴的作用是使主磁通在过气隙时分布的更合理并且固 定励磁绕组。

机座
其作用一是作为磁路的一部分,二是固定主极,换向极和端盖。通常是用铸钢或厚钢板焊成,机座中有磁通通过的部分称为磁轭。

3、换向极
 
换向极装在两极之间。其作用是用来改善换向,也是由铁心和绕组组成,换向极绕组与电枢绕 组串联。
 
4、电刷装置
 
电刷装置是电枢电路的引入(或引出)装置,通过它可以把电机旋转部分的电流引出到静止的 电路里,它与换向器配合才能使电机获得直流电机的效果。

(二)直流电机的转动部分
 
1、电枢铁心
 
电枢铁心即是主磁路的组成部分,又是电枢部分绕组的支撑部件.为减少电枢铁心内的涡流损耗,铁心一般采用 0.5mm 厚的 DR530 或 DR510 的硅钢片叠压而成

2、电枢绕组.
 
电枢绕组叠放在电枢铁心的槽内,是由按一定规律联接的线圈组成,它是直流电机的电路部分:上、下层之间及线圈与铁心之间都要有绝缘,槽口处用槽楔压紧

3 、换向器
 
换向器也是直流电机的重要部件,在发电机中可将电枢绕组中交变的电流转换成电刷上的直流,起整流作用,而在直流电动机中将电刷上的直流变为电枢绕组内的交流,即起逆变作用。
 
换向器由许多换向片组成,片间用云母绝缘,电枢绕组的每个线圈的两端分别接到两个换向片上。

电机的工作原理
 
1、直流电动机的工作原理
 
根据电磁力定律,力的大小为 f-bli;方向由左手定则判断在力的作用下使线圈按逆时针方向旋转,当线圈转过 180度后,所产生的电磁转距变成顺时针方 向了,所以这种物理模型不能作连续运转.要使电枢受到一个方向不变的电磁转距.

关键在于旋转过程 中应保持每极下导体中甸柳的方向不变即流过线圈中的电流方向及时的加以变换,即进行所谓”换向”,为此必须增加妒溥中餛栄勇陥然臥跶鐦僃鞒s统器装置.
 
换向器由互相绝缘的换向片构成,装在轴上与电枢一同旋转,换向器又与两个固定不动的电刷 B1、 B2 相接触,这样当直流电压加于电刷时,换向器的作用使外电路的直流电流改为线圈内的交变电流,这种换向作用称为逆变,以保证每极下导体中所流过的电流方向不变,从而使电机连续的旋转,这就 是直流电动机的工作原理。
 
2、直流发电机的工作原理
 
直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电势靠换向器的作用,从电刷端引出时为 直流电势的原理,如上图所示模型中,电刷上不加直流电压,用原动机拖动电枢按逆时针方向旋转,根据电磁感应定律导体 ab 和cd 分别切割不同极下的磁力线而感应电势
 
e=BLV 方向由右手定则判定
 
整个线圈的电势: Ead=2BIV

当电枢逆时针转过 180 度时,线圈边中和整个线圈电势反向,随着电枢的旋转线圈中感应出交变 电势, 而在电刷两端的电势却为直流电势。由于换向器的作用电刷 B1 通过换向片所引出的电势始 终是切割 N 极磁力线的线圈中的电势,因此 B1 始终是正极性,同理 B2 始终是负极性.所以电刷端 引出方向不变,但大小变换的脉振电势,这就是直流发电机的工作原理
 
3、直流电机运行的可逆性
 
从以上对直流发电机和直流电动机的分析可看出一台直流电机即可作为发电机运行,也可以作 为电动机运行,只是外界条件不同而已.一个是输入机械能,一个是输入电能,这种既能作发电机运行,又能作电动机运行的原理,在电机理论中称为可逆原理。
 
直流电机的额定值
 
1、额定功率 PN(千瓦 KW)
 
2、额定电压 UN(伏 V)
 
3、额定电流 IN(安 A)
 
4、额定转速 nN(转/分 r/min)
 
5、额定励磁电压 UFn(伏 V)
 
6、额定励磁电流 IfN(安 A)
 
注、对发电机额定功率为
 
PN= UN IN
 
对电动机额定功率为
 
PN= UN IN N
 
P1= UN IN
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