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直流电机的行使

来源:鸿运,鸿运游戏,鸿运电子游戏发布时间:2020/01/08点击数:

  直流电机的应用_高等教育_教育专区。项目一 直流电机的应用 目录 1 2 3 4 任务一 任务二 任务三 任务四 认识直流电机 直流电动机的调速 直流电动机的启动、反转和制动 直流电动机的使用和维护 任务一 认识直流电机

  项目一 直流电机的应用 目录 1 2 3 4 任务一 任务二 任务三 任务四 认识直流电机 直流电动机的调速 直流电动机的启动、反转和制动 直流电动机的使用和维护 任务一 认识直流电机 1.了解直流电机的特点、用途和分类;熟悉直流电机的基本工作原理。 2.认识直流电机的外形和内部结构,熟悉各部件的作用。 3.了解直流电机铭牌中型号和额定值的含义,掌握额定值的简单计 算。 4.会进行直流电动机的检测、接线和简单操作。 直流电机是实现直流电能与机械能之间相互转换的电力机械,按照 用途可以分为直流电动机和直流发电机两类。其中将机械能转换成 直流电能的电机称为直流发电机,如图1-1所示;将直流电能转换成 机械能的电机称为直流电动机,如图1-2所示。直流电机是工矿、交 通、建筑等行业中的常见动力机械,是机电行业人员的重要工作对 象之一。作为一名电气控制技术人员必须熟悉直流电机的结构、工 作原理和性能特点,掌握主要参数的分析计算,并能正确熟练地操 作使用直流电机。 图1-1 直流发电机 图1-2 直流电动机 1.直流电机的特点 直流电动机与交流电动机相比,具有优良的调速性能和启动性能。直流电动 机具有宽广的调速范围,平滑的无级调速特性,可实现频繁的无级快速启动、 制动和反转;过载能力大,能承受频繁的冲击负载;能满足自动化生产系统中 各种特殊运行的要求。而直流发电机则能提供无脉动的大功率直流电源,且输 出电压可以精确地调节和控制。 但直流电机也有它显著的缺点:一是制造工艺复杂,消耗有色金属较多,生 产成本高;二是运行时由于电刷与换向器之间容易产生火花,因而可靠性较差, 维护比较困难。所以在一些对调速性能要求不高的领域中己被交流变频调速系 统所取代。但是在某些要求调速范围大、快速性高、精密度好、控制性能优异 的场合,直流电动机的应用目前仍占有较大的比重。 2.直流电机的用途 由于直流电动机具有良好的启动和调速性能,常应用于对启动和调速有较高要 求的场合,如大型可逆式轧钢机、矿井卷扬机、宾馆高速电梯、龙门刨床、电 力机车、内燃机车、城市电车、地铁列车、电动自行车、造纸和印刷机械、船 舶机械、大型精密机床和大型起重机等生产机械中,图1-3所示是其应用的几种 实例。 (a)地铁列车 (b)城市电车 (c)电动自行车 (d)造纸机 直流发电机主要用作各种直流电源,如直流电动机电源、化学工业中所需 的低电压大电流的直流电源,直流电焊机电源等,如图1-4所示。 (a)电解铝车间 图1-4 直流发电机的用途 (b)电镀车间 二、直流电机的基本结构 直流电动机和直流发电机的结构基本一样。直流电机由静止的定子和转动的转子 两大部分组成,在定子和转子之间存在一个间隙,称做气隙。定子的作用是产生 磁场和支撑电机,它主要包括主磁极、换向磁极、机座、电刷装置、端盖等。转 子的作用是产生感应电动势和电磁转矩,实现机电能量的转换,通常也被称做电 枢。它主要包括电枢铁心、电枢绕组以及换向器、转轴、风扇等。直流电机的结 构如图1-5所示。 1.前端盖 2-风扇 3-定子 4-转子 5-电刷及刷架 6-后端盖 图1-5 直流电机的结构 1.主磁极 主磁极的作用是产生主磁通,它由铁心和励磁绕组组成,如图1-6所示。 铁心一般用lmm~l.5mm的低碳钢片叠压而成,小电机也有用整块铸钢磁 极的。主磁极上的励磁绕组是用绝缘铜线绕制而成的集中绕组,与铁心 绝缘,各主磁极上的线圈一般都是串联起来的。主磁极总是成对的,并 按N极和S极交替排列。 2.换向磁极 换向磁极的作用是产生附加磁场,用以改善电机的换向性能。通常铁 心由整块钢做成,换向磁极的绕组应与电枢绕组串联。换向磁极装在两 个主磁极之间,如图1-7所示。其极性在作为发电机运行时,应与电枢导 体将要进入的主磁极极性相同;在作为电动机运行时,则应与电枢导体 刚离开的主磁极极性相同。 图1-6 直流电机的主磁极 图1-7 换向磁极的位置 3.机座 机座一方面用来固定主磁极、换向磁极和端盖等,另一方面作为 电机磁路的一部分称为磁轭。机座一般用铸钢或钢板焊接制成。 4.电刷装置 在直流电机中,为了使电枢绕组和外电路连接起来,必须装设固 定的电刷装置,它是由电刷、刷握和刷杆座组成的,如图1-8所示。 电刷是用石墨等做成的导电块,放在刷握内,用弹簧压指将它压触 在换向器上。刷握用螺钉夹紧在刷杆上,用铜绞线将电刷和刷杆连 接,刷杆装在刷座上,彼此绝缘,刷杆座装在端盖上。 图1-8 电刷与刷握 图1-9 电枢铁心 5.电枢铁心 电枢铁心的作用是通过磁通和安放电枢绕组。当电枢在磁场中旋转时,铁 心将产生涡流和磁滞损耗。为了减少损耗,提高效率,电枢铁心一般用硅 钢片冲叠而成。电枢铁心具有轴向冷却通风孔,如图1-9所示。铁心外圆 周上均匀分布着槽,用以嵌放电枢绕组。 6.电枢绕组 电枢绕组的作用是产生感应电动势和通过电流产生电磁转矩,实现机电能 量转换。绕组通常用漆包线绕制而成,嵌入电枢铁心槽内,并按一定的规 则连接起来。为了防止电枢旋转时产生的离心力使绕组飞出,绕组嵌入槽 内后,用槽楔压紧;线圈伸出槽外的端接部分用无纬玻璃丝带扎紧。 7.换向器 换向器的结构如图1-10所示。它由许多带有鸽尾形的换向片叠成一个圆筒, 片与片之间用云母片绝缘,借V形套筒和螺纹压圈拧紧成一个整体。每个 换向片与绕组每个元件的引出线焊接在一起,其作用是将直流电动机输入 的直流电流转换成电枢绕组内的交变电流,进而产生恒定方向的电磁转矩, 使电动机连续运转。 图1-10 拱型换向器 三、直流电机的工作原理 1.直流发电机的工作原理 图1-11是由直流发电机的主磁极、电刷、电枢绕组和换向器等主要部件构成 的工作原理图,定子上有两个磁极N和S,它们建立恒定磁场,两磁极中间是装 在转子上的电枢绕组。绕组元件abcd的两端a和d分别与两片相互绝缘的半圆形 铜片 (换向器)相接,通过电刷A、B与外电路相连。 当原动机带着电枢逆时针方向旋转时,线圈两个有效边ab和cd将切割磁场磁 力线产生感应电动势,方向按右手定则确定,如图1-11a所示,在S极下由d→c, 在N极下由b→a,电刷A为正极,电刷B为负极。负载电流的方向,由A→B。 当线b所示,两个线圈的有效边位于磁场物理中性 面上,导体的运动方向与磁力线平行,不切割磁力线,因此感应电动势为零。 虽然两电刷同时与两铜片相接,把线圈短路,但线圈中无电动势和电流。 当线c所示,此时线圈边中的电动势方向改变了,在S 极下由a→b,在N极下由c→d。由于此时电刷A和电刷B所接触的铜片已经互换, 因此电刷A仍为正极,电刷B仍为负极,输出电流I的方向不变。 a)灯亮 b)灯不亮 c)灯亮 d)灯不亮 图1-11 直流发电机工作原理图 线圈每转过一对磁极,其两个有效边中的电动势方向就改变一次,但是两电刷之 间的电动势方向是不变。