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直流电机的构造与原理

2020-8-23 19:30| 发布者: admin| 查看: 137| 评论: 0|原作者: 佚名|来自: 网络

摘要: 1、构造 直流电动机的部件主要包括:磁极、电枢、换向器等,其结构分别如图。 图1 直流电动机结构 图2 直流电动机磁极 图3 直流电动机换向器 磁极即为直流电动机的定子部分,用来产生不转动的磁场。它分为极 ...

1、构造

直流电动机的部件主要包括:磁极、电枢、换向器等,其结构分别如图。

图1 直流电动机结构 图2 直流电动机磁极 图3 直流电动机换向器

磁极即为直流电动机的定子部分,用来产生不转动的磁场。它分为极心和极掌两部分,极心上放置励磁绕组,励磁绕组需要接一直流电源。有的小型直流电动机的磁极由永磁铁制成。

电枢即为直流电动机的转子部分,它是电磁感应的受力部件。电枢上有电枢绕组,电枢绕组也需要接一直流电源。

换向器的作用是通过适时改变电流方向,将电枢所受的交变转矩转化为同向转矩。它是识别直流电机的标志。

2、原理

直流电机既可以作为发电机,又可以作为电动机使用。

(1)直流发电机的基本工作原理

图中是直流发电机的原理图。在静止的磁极N、S之间,有一个能转动的圆柱形铁芯,叫电枢。其上缠绕一匝线圈,线圈两端分别连接在两个相互绝缘的半圆形铜片上,该半圆形铜片叫换向片。由各个换向片组成换向器,换向器上压着静止不动的电刷,线圈通过电刷与外电路相连。电枢在外力带动下逆时针旋转时,线圈切割磁感线,产生感应电动势。在图a所示瞬间,根据楞次定律,不难判定线圈中产生的动生电动势方向如图a中箭头所示,A为正极,B为负极。

          (a)导体ab处在N极下时   (b)导体cd处在N极、ab在S极下时
图4 直流发电机原理
        (a)单个线圈所产生电动势波形  (b)两个线圈所产生电动势波形
图5 直流发电机电动势波形图图

当电枢转过90°时,线圈两边位于磁场物理中性面上,不切割磁感线,动生感应电动势为零,电刷同时接触两个换向片,线圈短接,但线圈中无电流通过。线圈转过物理中性面后,感应电动势的方向为从a到b、从c到d,与a图中恰好相反,但电刷A依然为正极,B为负极。可见A、B电刷间的电动势方向一致,其波形如上图5(a)。

外电路获得的电动势方向虽然不变,但数值却在零与最大值之间变化。为了减小电动势的波动,可以在电枢上增加线圈数和换向片数,通过这些线圈的电动势的叠加,使波动程度降低。图(b)是线圈增加至两个,方位正交,换向片相应增加至两个的电枢,所产生的波形。实际应用中的直流电机,线圈数很多,电动势的波动很小,可以认为是恒定不变的直流电动势。

可在直流发电机输出端加一滤波器以滤除剩余的波动成分,使输出的直流电更加纯粹。

(2)直流电动机的基本工作原理

图为直流电动机的原理图。

图6 直流电动机原理

把电刷A、B接上直流电源,电流从A流入线圈,从B流出。用安培左手定则可判断出,线圈ab边受力向左,cd边受力向右,从而形成转矩。通过电刷与换问器,可以使得电枢总是获得逆时针转动的转矩,从而保持转动方向不变。显然转矩波形也存在发电机电枢电动势波形那样的波动情况,同样可以通过增加线圈数和换向片数使转矩波形趋近于水平直线。


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