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圖解直流電動機原理

圖解直流電動機原理

最早的直流電動機是在，1820 年由實驗階段發(fā)明出來的。作為直流電源．當(dāng)時是只有電池的時代，因而功率很小。現(xiàn)在由于直流發(fā)電機和整流器的發(fā)展．用于電車、卷揚機、起重機和離速電梯等中的大功率電動機都創(chuàng)造出來了。直流電動機的結(jié)構(gòu)原理與直流發(fā)電機相同。根據(jù)用途和功率的不同．形狀上有些差別。這樣，直流電機可以作為直流發(fā)電機用．反之也可作直流電動機用。因此，本章關(guān)于結(jié)構(gòu)方面的內(nèi)容將省略，請參考前一章(直流發(fā)電機原理)。

直流電動機的原理

電動機（馬達(dá))靠電磁力旋轉(zhuǎn)。

磁場中放人導(dǎo)體，給導(dǎo)體通人電流，導(dǎo)體就受到磁場力。

此力即為電磁力．馬達(dá)旋轉(zhuǎn)是以此電磁力作為原理。

旋轉(zhuǎn)方向根據(jù)弗萊明左手定則而定。

2 . 1 . 1 電動機的反電勢

電動機旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組就切割磁通，因而產(chǎn)生感應(yīng)電勢。此電勢的方向與加在電動機端子電壓的方向相反，故稱反電勢。電動機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反電勢較端電壓小（圖 2 . 2 ）。

V[v]：端電壓

E[V]：反電勢（感應(yīng)電勢）



2.l.2 電動機的轉(zhuǎn)速計算



即電動機轉(zhuǎn)速和反電勢成正比，而和磁通成反比。



直流電機的種類及特性

2 . 2 . 1 直流電動機的轉(zhuǎn)矩及計算

f=BIL[N]作用于一根導(dǎo)體的電磁力大小



即轉(zhuǎn)矩與磁極發(fā)出的磁通及電樞電流成比例。



2 。 2 .2 直流電動機的輸出功率



電動機的輸出功率可用角速度與轉(zhuǎn)矩的乘積表示。

2 . 2 . 3 電動機的特性

直流電動機的特性包括轉(zhuǎn)速特性和轉(zhuǎn)矩特性。

( 1 ）轉(zhuǎn)速特性這表示加在電動機端子上的電壓不變時，負(fù)荷電流和轉(zhuǎn)速的關(guān)系。圖中橫軸為電流，縱軸為轉(zhuǎn)速。

( 2 ）轉(zhuǎn)矩特性這表示加在電動機端子上的電壓不變時，負(fù)荷電流和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。和速度特性一樣，橫軸為負(fù)荷電流，但縱軸為轉(zhuǎn)矩。

下面圖示各種電動機的速度特性和轉(zhuǎn)矩特性，并舉例說明不同電動機的用途。

( a ）并勵電動機

電動機的速度以下式表示：





因轉(zhuǎn)矩與電樞電流和磁通成比例，故若磁通不變，則轉(zhuǎn)矩與負(fù)荷電流成比例。

[用途］與三相感應(yīng)電動機特性相似，除非有特殊情況，一般很少使用

( b ）串勵電動機

因勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，故Ia＝If=I。由于磁通和負(fù)荷電流成正比，故轉(zhuǎn)速大體與電流成反比。這是變速度電動機，空載時將為無約束速度，很危險。



【 用途] 電車、電機車、起重機、卷揚機

( c ）復(fù)勵電動機 復(fù)勵電動機 一般用積復(fù)勵。



圖2.10 復(fù)勵電動機的接線圖和特性曲線

因為有并勵繞組，故即使空載也不會有危險的轉(zhuǎn)速。雖然差復(fù)勵電動機的速度不變，但起動轉(zhuǎn)矩小，運行時不易穩(wěn)定，故幾乎不用。

積復(fù)勵電動機的起動轉(zhuǎn)矩大，適用于負(fù)荷轉(zhuǎn)矩不變的情況。

［用途]電梯、起重機、工作機械

2.3.1 直流電動機的起動

[起動順序]

1. 將勵磁電阻值調(diào)到最小放（If-->大）。

2 接上電源，將操作把手旋到最初檔位（全起動電阻與電樞串聯(lián)，勵磁電路中串入的無電壓釋放器成為電磁鐵，作好能夠保持把手位置的準(zhǔn)備，使起動電流接近額定電流，電動機旋轉(zhuǎn)）。

3.用把手推進(jìn)電阻檔位，而無電壓釋放器保持把手新的位置（電動機旋轉(zhuǎn)起來后，電流變小，與電樞串聯(lián)的起動電阻可以去除，電樞直接接于電源，而起動電阻串聯(lián)接于勵磁電路）。



2 . 3 . 2 直流電動機的調(diào)速

直流電動機的轉(zhuǎn)速n為



( 1 ）改變勵磁的調(diào)速法這是用于并勵電動機、他勵電動機和復(fù)勵電動機的方法。改變勵磁電路電阻的大小，使磁通變化從而進(jìn)行調(diào)速。

( 2 ）改變電樞電路的電阻這是用于串勵電動機的方法。在電樞電路中串人電阻，使電樞電流變化，從而進(jìn)行調(diào)速。

( 3 ）改變電樞電壓的調(diào)速法主要用于串勵電動機，偶數(shù)臺電動機或串或并，使加于一臺電動機的電壓得到調(diào)整，從而進(jìn)行調(diào)速。此法用于他勵電動機時，電樞電壓由他勵發(fā)電機供給，該發(fā)電機由另一臺電動機驅(qū)動。這時可進(jìn)行廣范圍和細(xì)微的調(diào)速。用于卷揚機、壓延機和高級電梯等等地方。驅(qū)動用三相感應(yīng)電動機和他勵發(fā)電機之間裝有飛輪，使負(fù)荷變化少，可進(jìn)行廣范圍和精密的調(diào)速。



2 . 3 , 3 直流電動機的制動

制動方法分機械制動和電制動，電制動方法中又有兩種：

( l ）發(fā)電制動

將運轉(zhuǎn)中的電動機電源切除，接上制動電阻，電動機作為發(fā)電機工作，制動電阻作為負(fù)荷，產(chǎn)生焦耳熱，這樣起到制動作用。在電動機高速運轉(zhuǎn)的場合，這種方式有制動效果。



( 2 ）再生制動

把電動機變?yōu)榘l(fā)電機這一點和發(fā)電制動相同，但本方法是將產(chǎn)生的電勢返還給電源而得到制動。為此．必須使感應(yīng)電勢比加于電動機的電壓還高。因此必須采取增加勵磁電流等辦法。電力車下坡有時用此法。

2 . 3 . 4 反向旋轉(zhuǎn)

為使電動機反向旋轉(zhuǎn)，原理上電樞端子或勵磁電路反接都可以。一般是以改變電樞電流方向來使電動機反轉(zhuǎn)。



2 . 3 , 5 直流電動機的規(guī)格

( l ）直流電動機的額定輸出功率電動機的額定輸出功率是指在額定轉(zhuǎn)速和額定電壓下的機械輸出功率．其值以（ W ）或 ( kw ）表示，這與發(fā)電機相同。

( 2 ）效率



先在額定電壓和額定負(fù)荷下調(diào)好額定轉(zhuǎn)速，再去掉負(fù)荷；一旦電動機空載，其轉(zhuǎn)速就上升，這時的轉(zhuǎn)速即n.