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第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)及其控制

直流電動(dòng)機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備。直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：具有良好的調(diào)速性能和較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

但直流電動(dòng)機(jī)的制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，維護(hù)較困難，可靠性較差。

一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理(重點(diǎn))

直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖

上圖為直流電機(jī)的物理模型，N、S是一對(duì)固定不變的磁極，用以產(chǎn)生所需要的磁場(chǎng)。abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)鐵質(zhì)圓柱體上的線圈，線圈和圓柱體分別稱為電樞繞組和電樞鐵心。線圈的首末端a、d連接到兩個(gè)相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過(guò)與換向片連接、固定不動(dòng)的電刷進(jìn)行的。

通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到電磁力作用。其方向有左手定則確定。

如圖電刷A接電源正極，且總與轉(zhuǎn)到上邊的換向片接觸，所以產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子總是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

二、直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造(重點(diǎn))

直流電動(dòng)機(jī)主要由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成。定子的作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩。

(一) 定子

1、 主磁極。作用產(chǎn)生主磁場(chǎng)。

2、 機(jī)座。機(jī)座又稱為磁軛，是各磁極間的磁通路。

3、 換向極。兩個(gè)相鄰磁極間的小磁極。作用產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，漸弱換向片與電刷間的電火花。

(二) 轉(zhuǎn)子

1、 轉(zhuǎn)子鐵芯。有兩個(gè)作用：一是用來(lái)安放轉(zhuǎn)子繞組;二是作為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。

2、 轉(zhuǎn)子繞組。作用產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并通過(guò)電流，使電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)、電能量轉(zhuǎn)換。

3、 換向器。裝在轉(zhuǎn)子軸的一端，換向器與繞組元件連接。

三、直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式(重點(diǎn))

直流電動(dòng)機(jī)中的主磁通是由勵(lì)磁繞組中通過(guò)勵(lì)磁電流產(chǎn)生的。直流電動(dòng)機(jī)的性能與它的勵(lì)磁方式密切相關(guān)。

1、 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)

2、 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)

3、 直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)

4、 直流復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)

四、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反轉(zhuǎn)及調(diào)速

(一) 起動(dòng)

由于起動(dòng)電流大，直流電動(dòng)機(jī)絕對(duì)不允許直接起動(dòng)。通常在轉(zhuǎn)子繞組電路中串聯(lián)接入一個(gè)起動(dòng)變阻器。

(二) 反轉(zhuǎn)

要改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，關(guān)鍵是改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。改變繞組電流的方向或改變勵(lì)磁電流方向，都可以改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。如圖3-38對(duì)調(diào)轉(zhuǎn)子繞組的接頭或?qū)φ{(diào)勵(lì)磁繞組接頭改變方向。

(三) 調(diào)速

并勵(lì)電動(dòng)機(jī)通常有三種調(diào)速方法：改變磁通、改變外加電壓、改變轉(zhuǎn)子繞組電阻調(diào)速。

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