直流電動機構成及工作原理

2022-05-18 12:24:51 字數 2222 閱讀 6263

一、直流電動機構成

直流電動機由定子和轉子兩大部分組成。

(一)、

定子部分:

1)機座

機座一般用導磁效能較好的鑄鋼件或鋼板焊接而成。機座有兩方面的作用:一方面起導磁作用,作為電機磁路的一部分。另一方面起安裝、支撐作用。

2)主磁極

主磁極通入直流勵磁電流,產生電機工作的主磁場,它由主磁極鐵心和勵磁繞組組成。主磁極鐵心為電機磁路的一部分,主磁極繞組的作用是通入直流電產生勵磁磁場。

3)換向磁極

換向磁極是位於兩個主磁極之間的小磁極,又稱為附加磁極,其作用是產生換向磁場,改善電機的換向。它由換向磁極鐵心和換向磁極繞組組成。

4)電刷裝置

電刷裝置的作用是通過電刷與換向器的滑動接觸,把電樞繞組中的電動勢(或電流)引到外電路,或把外電路的電壓、電流引入電樞繞組。

(二)、

轉子(

電樞)

直流電動機的轉子又稱電樞,它是產生感應電動勢、電流、電磁轉矩而實現能量轉換的部件。

1)電樞鐵心

電樞鐵心是直流電動機主磁路的一部分,在鐵心槽中嵌放電樞繞組。電樞鐵心一般採用矽鋼片疊壓而成。

2)電樞繞組

電樞繞組的作用是通過電流產生感應電動勢和電磁轉矩實現能量轉換。

3)換向器

換向器的作用是將電樞中的交流電動勢和電流轉換成電刷間的直流電動勢和電流,從而保證所有導體上產生的轉矩方向一致。

4)轉軸

轉軸作用是用來傳遞轉矩。為了使電機能可靠地執行,轉軸一般用合金鋼鍛壓加工而成。

5)風扇

風扇用來降低執行中電機的溫升。

二、直流電動機的工作原理

直流電動機的工作原理如下:如下上圖所示為最簡單的直流電動機的原理圖。其換向器是由二片互相絕緣的半圓銅環(換向片)構成的,每一換向片都與相應的電樞繞組連線,與電樞繞組同軸旋轉,並與電刷a、

b相接觸。若電刷

a是正電位,

b是負電位,那麼在

n極範圍內的轉子繞組

ab中的電流從a流向

b,在s極範圍內的轉子繞組

cd中的電流從c流向

d。轉子載流導體在磁埸中要受到電磁力的作用,根據磁場方向和導體中的電流方向,利用電動機左手定則判斷,如圖中

ab邊受力方向是向左,而

cd則向右。由於磁場是對稱的,導體中流過的又是相同的電流,所以

ab邊和

cd邊所受的電磁力的大小相等。這樣轉子線圈上受到的電磁力

f的作用而按逆時針方向旋轉。當線圈轉到磁極的中性面時,線圈中的電流為零。因此,電磁力也等於零。但由於慣性的作用,線圈繼續轉動。線圈轉過半圈之後,雖然ab與

cd的位置調換了,

ab轉到

s極範圍內,

cd轉到

n極範圍內,但是由於電刷和換向片的作用,轉到

n極下的

cd邊中的電流方向也變了,是從d流向

c,在s極下的

ab邊中的電流,則從b流向

a。因此,電磁力

f的方向仍然不變,轉子線圈仍按逆時針方向轉動。可見,分別在n,

s極範圍內的導體中的電流方向總是不變的。因此,線圈二邊受力方向也不變。這樣,線圈就可以按受力方向不停地旋轉。這就是直流電動機的工作原理。

三、結論:

直流電機的執行是可逆的。即一臺直流電機即可作為發電機執行,也可作為電動機執行。當它作為發電機執行時,外加轉矩拖動轉子旋轉,繞組產生感應電動勢,接通負載以後提供電流,從而將機械能轉變成電能。當它作為直流電動機執行時,通電的繞組導體在磁場中受力,產生電磁轉矩並拖動負載轉動,從而將電能變成機械能。上圖所示為他勵電機。勵磁繞組與電樞迴路各自分開,勵磁繞組由獨立的直流電源供電。也有用永久磁鐵作為主極磁場的電機,也可作他勵。圖中與電樞串接小磁極n、

s為換向磁極。

要改變直流電動機的旋轉方向,就需要改變直流電動機的電磁轉矩方向,而電磁轉矩決定於主極磁通和電樞電流的相互作用,故改變電動機轉向的方法有二種:一是改變勵磁電流的方向;另一種是改變電樞電流的方向。如果同時改變勵磁電流和電樞電流的方向,則電機的轉向不變。