直流電動機

　　基本構(gòu)造

　　分為兩部分：定子與轉(zhuǎn)子。注意：不要把換向極與換向器弄混淆了。

　　定子包括：主磁極，機座，換向極，電刷裝置等。

　　轉(zhuǎn)子包括：電樞鐵芯，電樞繞組，換向器，軸和風扇等。

　　轉(zhuǎn)子組成

　　直流電動機轉(zhuǎn)子部分由電樞鐵芯、電樞、換向器等裝置組成，下面對構(gòu)造中的各部件進行詳細介紹。

　　1.電樞鐵芯部分：其作用是嵌放電樞繞組和顛末磁通，為了下降電機工作時電樞鐵芯中發(fā)作的渦流損耗和磁滯損耗。

　　2.電樞部分：作用是發(fā)作電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，而進行能量變換。電樞繞組有許多線圈或玻璃絲包扁鋼銅線或強度漆包線。

　　3.換向器又稱整流子，在直流電想法中，它的作用是將電刷上的直流電源電流變換成電樞繞組內(nèi)的溝通電流，是電磁轉(zhuǎn)矩的傾向穩(wěn)定不變，在直流發(fā)電機中，它將電樞繞組溝通電動勢變換為電刷端上輸出地直流電動勢。

　　換向器由許多片構(gòu)成的圓柱體之間用云母絕緣，電樞繞組每一個線圈兩端區(qū)分接在兩個換向片上。直流發(fā)電機中換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動熱變換為電刷間的直流電動勢，負載中就有電流通過，直流發(fā)電機向負載輸出電功率，同時電樞線圈中也肯定有電流通過。它與磁場相互作用發(fā)作電磁轉(zhuǎn)矩，其傾向與發(fā)電機相反，原想法只需抑制這一磁場轉(zhuǎn)矩才華股動電樞改變。因此，發(fā)電機向負載輸出電功率的還，從原想法輸出機械功率，完結(jié)了直流發(fā)電機將機械能變換為電能的作用。

　　分類

　　勵磁方式

　　直流電機的勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。根據(jù)勵磁方式的不同，直流電機可分為下列幾種類型：

　　1．他勵直流電機

　　勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關(guān)系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機，接線如圖（a）所示。圖中M表示電動機，若為發(fā)電機，則用G表示。永磁直流電機也可看作他勵直流電機。

　　2．并勵直流電機

　　并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，接線如圖（b）所示。作為并勵發(fā)電機來說，是電機本身發(fā)出來的端電壓為勵磁繞組供電；作為并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。

　　3．串勵直流電機

　　串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源，接線如圖（c）所示。這種直流電機的勵磁電流就是電樞電流。

　　4．復勵直流電機

　　復勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組，接線如圖（d）所示。若串勵繞組產(chǎn)生的磁通勢與并勵繞組產(chǎn)生的磁通勢方向相同稱為積復勵。若兩個磁通勢方向相反，則稱為差復勵。

　　不同勵磁方式的直流電機有著不同的特性。一般情況直流電動機的主要勵磁方式是并勵式、串勵式和復勵式，直流發(fā)電機的主要勵磁方式是他勵式、并勵式和和復勵式。

　　特點

　　(一)調(diào)速性能好。所謂“調(diào)速性能”，是指電動機在一定負載的條件下，根據(jù)需要，人為地改變電動機的轉(zhuǎn)速。直流電動機可以在重負載條件下，實現(xiàn)均勻、平滑的無級調(diào)速，而且調(diào)速范圍較寬。

　　(二)起動力矩大?？梢跃鶆蚨?jīng)濟地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。因此，凡是在重負載下起動或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機械，例如大型可逆軋鋼機、卷揚機、電力機車、電車等，都用直流。

　　有無刷分類

　　1.無刷直流電動機：無刷直流電動機是將普通直流電動機的定子與轉(zhuǎn)子進行了互換。其轉(zhuǎn)子為永久磁鐵產(chǎn)生氣隙磁通：定子為電樞，由多相繞組組成。在結(jié)構(gòu)上，它與永磁同步電動機類似。

　　無刷直流電動機定子的結(jié)構(gòu)與普通的同步電動機或感應(yīng)電動機相同．在鐵芯中嵌入多相繞組(三相、四相、五相不等)．繞組可接成星形或三角形，并分別與逆變器的各功率管相連，以便進行合理換相。轉(zhuǎn)子多采用釤鈷或釹鐵硼等高矯頑力、高剩磁密度的稀土料，由于磁極中磁性材料所放位置的不同．可以分為表面式磁極、嵌入式磁極和環(huán)形磁極。由于電動機本體為永磁電機，所以習慣上把無刷直流電動機也叫做永磁無刷直流電動機。

　　2.有刷直流電動機：有刷電動機的2個刷(銅刷或者碳刷)是通過絕緣座固定在電動機后蓋上直接將電源的正負極引入到轉(zhuǎn)子的換相器上，而換相器連通了轉(zhuǎn)子上的線圈，3個線圈極性不斷的交替變換與外殼上固定的2塊磁鐵形成作用力而轉(zhuǎn)動起來。由于換相器與轉(zhuǎn)子固定在一起，而刷與外殼(定子)固定在一起，電動機轉(zhuǎn)動時刷與換相器不斷的發(fā)生摩擦產(chǎn)生大量的阻力與熱量。所以有刷電機的效率低下?lián)p耗非常大。但是它同樣具有制造簡單，成本低廉的優(yōu)點。

　　性能相關(guān)

　　直流電動機的性能與它的勵磁方式密切相關(guān)，通常直流電動機的勵磁方式有4種：直流他勵電動機、直流并勵電動機、直流串勵電動機和直流復勵電動機。掌握4種方式各自的特點：

　　1．直流他勵電動機：勵磁繞組與電樞沒有電的聯(lián)系，勵磁電路是由另外直流電源供給的。因此勵磁電流不受電樞端電壓或電樞電流的影響。

　　2．直流并勵電動機:電路并聯(lián)，分流，并勵繞組兩端電壓就是電樞兩端電壓，但是勵磁

　　繞組用細導線繞成，其匝數(shù)很多，因此具有較大的電阻，使得通過他的勵磁電流較小。

　　3．直流串勵電動機：電流串聯(lián)，分壓，勵磁繞組是和電樞串聯(lián)的，所以這種電動機內(nèi)磁場隨著電樞電流的改變有顯著的變化。為了使勵磁繞組中不致引起大的損耗和電壓降，勵磁繞組的電阻越小越好，所以直流串勵電動機通常用較粗的導線繞成，他的匝數(shù)較少。

　　4．直流復勵電動機：電動機的磁通由兩個繞組內(nèi)的勵磁電流產(chǎn)生。

　　起動

　　由于電機電樞回路電阻和電感都較小，而轉(zhuǎn)動體具有一定的機械慣性，因此當電機接通電源后，起動的開始階段電樞轉(zhuǎn)速以及相應(yīng)的反電動勢很小，起動電流很大。最大可達額定電流的15～20倍。這一電流會使電網(wǎng)受到擾動、機組受到機械沖擊、換向器發(fā)生火花。因此直接合閘起動只適用于功率不大于4千瓦的電動機（起動電流為額定電流的6～8倍）。

　　為了限制起動電流，常在電樞回路內(nèi)串入專門設(shè)計的可變電阻,其原理接線見圖1。在起動過程中隨著轉(zhuǎn)速的不斷升高及時逐級將各分段電阻短接，使起動電流限制在某一允許值以內(nèi)。這種起動方法稱為串電阻起動，非常簡單，設(shè)備輕便，廣泛應(yīng)用于各種中小型直流電動機中。但由于起動過程中能量消耗大，不適于經(jīng)常起動的電機和中、大型直流電動機。但對于某些特殊需要，例如

　　城市電車雖經(jīng)常起動，為了簡化設(shè)備，減輕重量和操作維修方便，通常采用串電阻起動方法。

　　對容量較大的直流電動機，通常采用降電壓起動。即由單獨的可調(diào)壓直流電源對電機電樞供電，控制電源電壓既可使電機平滑起動，又能實現(xiàn)調(diào)速。此種方法電源設(shè)備比較復雜。