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圖解直流電動(dòng)機(jī)原理

圖解直流電動(dòng)機(jī)原理

最早的直流電動(dòng)機(jī)是在，1820 年由實(shí)驗(yàn)階段發(fā)明出來的。作為直流電源．當(dāng)時(shí)是只有電池的時(shí)代，因而功率很小。現(xiàn)在由于直流發(fā)電機(jī)和整流器的發(fā)展．用于電車、卷揚(yáng)機(jī)、起重機(jī)和離速電梯等中的大功率電動(dòng)機(jī)都創(chuàng)造出來了。直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理與直流發(fā)電機(jī)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(jī)可以作為直流發(fā)電機(jī)用．反之也可作直流電動(dòng)機(jī)用。因此，本章關(guān)于結(jié)構(gòu)方面的內(nèi)容將省略，請(qǐng)參考前一章(直流發(fā)電機(jī)原理)。

直流電動(dòng)機(jī)的原理

電動(dòng)機(jī)（馬達(dá))靠電磁力旋轉(zhuǎn)。

磁場(chǎng)中放人導(dǎo)體，給導(dǎo)體通人電流，導(dǎo)體就受到磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)的反電勢(shì)

電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組就切割磁通，因而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。此電勢(shì)的方向與加在電動(dòng)機(jī)端子電壓的方向相反，故稱反電勢(shì)。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反電勢(shì)較端電壓�。▓D 2 . 2 ）。

V[v]：端電壓

E[V]：反電勢(shì)（感應(yīng)電勢(shì)）



2.l.2 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算



即電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和反電勢(shì)成正比，而和磁通成反比。



直流電機(jī)的種類及特性

2 . 2 . 1 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩及計(jì)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(dòng)機(jī)的輸出功率



電動(dòng)機(jī)的輸出功率可用角速度與轉(zhuǎn)矩的乘積表示。

2 . 2 . 3 電動(dòng)機(jī)的特性

直流電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)端子上的電壓不變時(shí)，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(dòng)機(jī)端子上的電壓不變時(shí)，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(dòng)機(jī)的速度特性和轉(zhuǎn)矩特性，并舉例說明不同電動(dòng)機(jī)的用途。

( a ）并勵(lì)電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)特性相似，除非有特殊情況，一般很少使用

( b ）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)

因勵(lì)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(dòng)機(jī)，空載時(shí)將為無約束速度，很危險(xiǎn)。



【 用途] 電車、電機(jī)車、起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)

( c ）復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī) 復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī) 一般用積復(fù)勵(lì)。



圖2.10 復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的接線圖和特性曲線

因?yàn)橛胁��?lì)繞組，故即使空載也不會(huì)有危險(xiǎn)的轉(zhuǎn)速。雖然差復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的速度不變，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，運(yùn)行時(shí)不易穩(wěn)定，故幾乎不用。

積復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)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(jī)、工作機(jī)械

2.3.1 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

[起動(dòng)順序]

1. 將勵(lì)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(dòng)電阻與電樞串聯(lián)，勵(lì)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(dòng)電流接近額定電流，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)起來后，電流變小，與電樞串聯(lián)的起動(dòng)電阻可以去除，電樞直接接于電源，而起動(dòng)電阻串聯(lián)接于勵(lì)磁電路）。



2 . 3 . 2 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n為



( 1 ）改變勵(lì)磁的調(diào)速法這是用于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的方法。改變勵(lì)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(lì)電動(dòng)機(jī)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(lì)電動(dòng)機(jī)，偶數(shù)臺(tái)電動(dòng)機(jī)或串或并，使加于一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電壓得到調(diào)整，從而進(jìn)行調(diào)速。此法用于他勵(lì)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電樞電壓由他勵(lì)發(fā)電機(jī)供給，該發(fā)電機(jī)由另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。這時(shí)可進(jìn)行廣范圍和細(xì)微的調(diào)速。用于卷揚(yáng)機(jī)、壓延機(jī)和高級(jí)電梯等等地方。驅(qū)動(dòng)用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和他勵(lì)發(fā)電機(jī)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(dòng)機(jī)的制動(dòng)

制動(dòng)方法分機(jī)械制動(dòng)和電制動(dòng)，電制動(dòng)方法中又有兩種：

( l ）發(fā)電制動(dòng)

將運(yùn)轉(zhuǎn)中的電動(dòng)機(jī)電源切除，接上制動(dòng)電阻，電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作，制動(dòng)電阻作為負(fù)荷，產(chǎn)生焦耳熱，這樣起到制動(dòng)作用。在電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，這種方式有制動(dòng)效果。



( 2 ）再生制動(dòng)

把電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)這一點(diǎn)和發(fā)電制動(dòng)相同，但本方法是將產(chǎn)生的電勢(shì)返還給電源而得到制動(dòng)。為此．必須使感應(yīng)電勢(shì)比加于電動(dòng)機(jī)的電壓還高。因此必須采取增加勵(lì)磁電流等辦法。電力車下坡有時(shí)用此法。

2 . 3 . 4 反向旋轉(zhuǎn)

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



2 . 3 , 5 直流電動(dòng)機(jī)的規(guī)格

( l ）直流電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率是指在額定轉(zhuǎn)速和額定電壓下的機(jī)械輸出功率．其值以（ W ）或 ( kw ）表示，這與發(fā)電機(jī)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(dòng)機(jī)空載，其轉(zhuǎn)速就上升，這時(shí)的轉(zhuǎn)速即n.