直流电机的基本工作原理2

2013年09月11日

第二节  直流电机的结构

目的:了解它们各主要部件的名称、作用、相互组装及动作关系。以利正确选用和使用。

电机的结构要求:

1 电磁要求产生磁场,感应出电动势,通过电流,产生电磁转矩

2机械要求:传递转矩,保持坚固稳定,冷却的要求,检修,运行可靠。

从电机的基本工作原理知道,电机的磁极和电枢之间必须有相对运动,因此,任何电机都有固定不动的定子和旋转的转子两部分组成,在这两部分之间的间隙叫空气隙。

一、定子

定子的作用是产生磁场和作为电机机械支撑。它由主磁极、换向磁极、电刷、机座、端盖和轴承等组成。

()主磁极——产生主磁通φ。

主磁极铁心包括极心和极掌两部分。极心上套有励磁绕组,各主磁极上的绕组一般都是串联的。直流电机的磁极如图所示。极掌的作用是使空气隙中磁感应强度分布最为合适。

    改变励磁电流If的方向,就可改变主磁极极性,也就改变了磁场方向。

()换向磁极——产生附加磁场,改善电机的换向,减小电刷与换向器之间的火花,不致使换向器烧坏。

在两个相邻的主磁极之间中性面内有一个小磁极,这就是换向磁极。它的构造与主磁极相似,它的励磁绕组与主磁极的励磁绕组相串联。

主磁极中性面内的磁感应强度本应为零值,但是,由于电枢电流通过电枢绕组时所产生的电枢磁场,使主磁极中性面的磁感应强度不能为零值。于是使转到中性面内进行电流换向的绕组产生感应电动势,使得电刷与换向器之间产生较大的火花。

 用换向磁极的附加磁场来抵消电枢磁场,使主磁极中性面内的磁感应强度接近于零,这样就改善了电枢绕组的电流换向条件,减小了电刷与换向器之间的火花。

()电刷装置

电刷装置主要由用碳一石墨制成导电块的电刷、加压弹簧和刷盒等组成。固定在机座上(小容量电机装在端盖上)不动的电刷,借助于加压弹簧的压力和旋转的换向器保持滑动接触,使电枢绕组与外电路接通。

电刷数一般等于主磁极数,各同极性的电刷经软线汇在一起,再引到接线盒内的接线板上,作为电枢绕组的引出端。

()机座——用来固定主磁极、换向磁极和端盖,是电机磁路的一部分。

机座用铸钢或铸铁制成。机座上的接线盒有励磁绕组和电枢绕组的接线端,用来对外接线。

()端盖

    端盖由铸铁制成,用螺钉固定在底座的两端,盖内有轴承用以支撑旋转的电枢。

二、转子

转子又称电枢,是电机的旋转部分。它由电枢铁心、绕组、换向器等组成。如右图所示。

 ()电枢铁心

 电枢铁心由硅钢片冲制迭压而成,在外圆上有分布均匀的槽用来嵌放绕组。铁心也作为电机磁路的一部分。

()绕组

 绕组是产生感应电动势或电磁转矩,实现能量转换的主要部件。它是由许多绕组元件构成,按一定规则嵌放在铁心槽内和换向片相连,使各组线圈的电动势相加。绕组端部用镀锌钢丝箍住,防止绕组因离心力而发生径向位移。

()换向器

换向器由许多铜制换向片组成,外形呈圆柱形,片与片之间用云母绝缘。

三、铭牌和额定值

为了使电机安全而有效地运行,制造厂对电机的工作条件都加以技术规定。按照规定的工作条件进行运行的状态叫做额定工作状态。电机在额定工作时的各种技术数据叫做额定值,一般加下标 e表示。这些额定值都列在电机的铭牌上,使用电机前,应熟悉铭牌。使用中的实际值,一般不应超过铭牌所规定的额定值。

    ()型号:它表示电机的类别。例如:Z2--12         

              Z:直流;2:设计序号;1:铁心长度;2:机座号

    ()额定电流Ie

    这是指发电机长期运行时电枢输出给负载的允许电流。对于电动机则是指电源输入到电动机的允许电流。

    ()额定电压Ue

    这是指发电机输出的允许端电压。对于电动机则指输入到电动机端钮上的允许电压。

    ()额定转速ne

    这是指电机在额定工作状态时,应达到的转速。

    ()额定功率(额定容量) Pe

对于发电机来说,这是指在额定电压下,输出额定电流时,向负载提供的电功率Pe,Pe=UeIe

    对于电动机来说,则是指在额定电压,额定电流和额定转速下,电动机轴上输出的机械功率Pe=UeIeηe

    ()额定效率ηe

    额定功率与输入功率之比,称为电机的额定效率,即ηe=(额定功率/输入功率)×100 % 

四、电枢绕组

1 有关术语

1)极轴线——主磁极的中轴线。

2) 几何中性线——相邻两个主磁极之间的几何分界线。

3) 极距τ:

相邻两磁极中心线间的距离称为极距τ,常用槽数表示,

τ =z/2p

其中z为槽数,p为极对数。

4)绕组元件——两端分别与两个换向器片联接的单匝或多匝线圈,每个元件由两个放在电枢槽中可以产生感应电动势的有效边,叫元件边。槽外部分只起连接作用,叫端接部分。

5)节距——绕组元件的宽度和元件之间的连接规律。

第一节距:一个线圈的两个边所跨定子圆周上的距离称为节距,用 y1 表示,一般用槽数计.

线圈可范围分为:

     整距绕组: y1 = τ

     短距绕组: y1 < τ

长距绕组: y1 > τ

换向节距:一个元件的两个边在换向器上的距离称为换向节距,用 yk 表示.

来源:海盐县民丰电子电器有限公司
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