直流电机知识介绍

直流电机知识介绍本文简介：直流电动机知识介绍1如何调节电动机的转速众所周知，电动机有两大类，一类是直流电动机：另一类是交流电动机。交流电动机中用得最多的是异步电动机（感应电动机），转别是鼠笼式异步电动机。两类电动机有不同的调速方法：一、直流电动机调速直流电动机是指将直流电送到直流电动机，把直流电动机的电能转换成机械能。这里首

直流电机知识介绍本文内容：

直流电动机知识介绍1

如何调节电动机的转速

众所周知，电动机有两大类，一类是直流电动机：另一类是交流电动机。交流电动机中用得最多的是异步电动机（感应电动机），转别是鼠笼式异步电动机。

两类电动机有不同的调速方法：

一、直流电动机调速

直流电动机是指将直流电送到直流电动机，把直流电动机的电能转换成机械能。这里首先要介绍如何将市电的交流电转换成需要的直流电。六十年代以前采用的是发电机--电动机系统（F-D），这种方法只有在电动机由专用的发电机供电时才有可能。

另一种是可控硅--电动机系统（SCR-D）。

两种系统的原理示意图如下：

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直流电动机的调速还比较方便，可以通过调节电枢供电电压，电枢中串联电阻，激磁回路串联电阻来实现。

可见直流电动机调速有三种方法，而且调节电枢供电电压的方法容易实现平滑、无级、宽范围、低损耗的要求。尽管直流电动机调速就其性能而言，可以相当满意，但因其结构夏杂，惯量大，维护麻烦，不适宜在恶劣环境中运行，不易实现大容量化、高压化、高速化，而且价格昂贵。

二、交流电动机调速

交流电动机刚好相反。电动机结构简单、惯量小、维护方便，可在恶劣环境中运行，容易实现大容量化，高压化、高速化，而且价格低廉。

从节能的角度看，交流电动机的调速装置可以分为高效调速装置和低效调速装置两大类。高效调速装置的特点是：调速时基本保持额定转差，不增加转差损耗，或可以将转差动率回馈至电网。低效调速装置的特点是：调速时改变转差，增加转差损耗。

（一）具体的交流调速装置有：

高效调速方法包括：

改变极对数调速——鼠笼式电机

变频调速——鼠笼式电机

串级调速——绕线式电机

换向器电机调速——同步电机

低效调速方法包括：

定子调压调速——鼠笼式电机

电磁滑差离合器调速——鼠笼式电机

转子串电阻调速——绕线式电机

（二）各种调速装置的特点：

（1）改变极对数调速

优点：

①无附加转差损耗，效率高；

②控制电路简单，易维修，价格低；

③与定子调压或电磁转差离合器配合可得到效率较高的平滑调速。

缺点：

有级调速，不能实现无级平滑的调速。且由于受到电机结构和制造工艺的限制，通常只能实现2～3种极对数的有级调速，调速范围相当有限。

（2）变频调速

优点：

①无附加转差损耗，效率高，调速范围宽；

②对于低负载运行时间较长，或起、停较频繁的场合，可以达到节电和保护电机的目的。

缺点：技术较复杂，价格较高。

（3）换向器电机调速

优点：

①具有交流同步电动机结构简单和直流电动机良好的调速性能；

②低速时用电源电压、高速时用电机反电势自然换流，运行可靠；

③无附加转差损耗，效率高，适用于高速大容量同步电动机的启动和调速。

缺点：过载能力较低，原有电机的容量不能充分发挥。

（4）串级调速

优点：

①可以将调速过程中产生的转差能量加以回馈利用。效率高；

②装置容量与调速范围成正比，适用于70％～95％的调速。

缺点：功率因素较低，有谐波干扰，正常运行时无制动转矩，适用于单象限运行的负载。

（5）定子调压调速

优点：

①线路简单，装置体积小，价格便宜；

②使用、维修方便。

缺点：

①调速过程中增加转差损耗，此损耗使转子发热，效率较低；

②调速范围比较小；

③要求采用高转差电机，比如特殊设计的力矩电机，所以特性较软，一段适用于55kW以下的异步电动机。

（6）电磁转差离合器调速

优点：

①结构简单，控制装置容量小，价值便宜。

②运行可靠，维修容易。

③无谐波干扰。

缺点：

①速度损失大，因为电磁转差离合器本身转差较大，所以输出轴的最高转速仅为电机同步转速的80％～90％；

②调速过程中转差功率全部转化成热能形式的损耗，效率低。

（7）转子串电阻调速

优点：

①技术要求较低，易于掌握；

②设备费用低；

③无电磁谐波干扰。

缺点：

①串铸铁电阻只能进行有级调速。若用液体电阻进行无级调速，则维护、保养要求较高；

②调速过程中附加的转差功率全部转化为所串电阻发热形式的损耗，效率低。

③调速范围不大。

综上所述，交流电动机最理想的调速方法应该是改变电动机供电电源的频率，这就是变频调速。随着电力电子技术的飞速发展，变频调速的性能指标完全可以达到甚至超过直流电动机调速系统。

直流电机知识介绍2

一．

直流电机的结构

静止部分（定子）；转动部分（转子或电枢）

定子部分：1.主磁极（产生气隙磁场，由主磁极铁心和励磁绕组组成）

2.换向极（由铁心和绕组组成，其铁心由整块钢板加工而成）

3.电刷装置（由电刷，刷杆，刷杆座等组成）

4.机座（由铸铁，铸钢，或钢板焊接而成，作用有三：1作为磁轭传导磁通，是电机磁路的一部分，2用来固定主磁极，换向极和端盖等部件，3借助机座的底脚把电机固定在基础上，所以机座必须具有足够的机械强度和良好的导磁性能）

5.端盖6.轴承等。

转子部分：1.电枢铁心（由硅钢片叠压而成，电枢作用有二：1.作为电机主磁路的一部分，传导磁通；2.作为嵌放电枢绕组的骨架）

2.电枢绕组（产生感应电动势和电磁转矩，使电机实现机电能量的转换）

这种线圈通常用高强度漆包线包圆铜线或扁铜线绕制而成，放置于电枢铁心槽中用槽契封口，防止运转时飞出。

3.换向器（作用是将电刷两端的直流电流转换为绕组内的交流电流，在发电机中，它的作用是将绕组内绕组内的交流电压转换为电刷两端的直流电压，换向器由许多个相互绝缘的换向片组成，换向片之间由0.4~1.2mm厚德云母片绝缘）

换向器是直流电机最重要的部件之一，也是最重要的之一，也是最薄弱的环节，其工作状态正常与否基本决定了直流电机运行的可靠性。

4.风扇，转轴和支架

风扇为自冷式电机中冷却气流的主要来源，可防止电机温升过高。转轴是电枢的主要支撑件，应有足够的强度，刚度及疲劳期，支架是大中型电机电枢的支撑件，有利于通风和减轻重量。

二．直流电机的磁场

1.直流电机的励磁方式：主磁极励磁绕组的供电方式（四种)

（1）他励直流电机：励磁绕组由其他直流电源供电，与电枢绕组之间没有关系，直流电机采用永久磁铁产生磁场，称为永磁性电机。

（2）并励直流电机：励磁绕组与电枢绕组并联

(3)串励直流电机：励磁绕组与电枢绕组串联，励磁回路的励磁电流等于电枢回路的电枢电流，所以绕组的导线粗而匝数较少

（4）复励直流电机：主磁极有两套励磁绕组，一套与电枢绕组并联，另一套与电枢绕组串联

三．直流电机的的公式

1.直流电机的电枢电动势：Ea=CeΦn

Ce—电动势常数

Φ—磁通

直流电机的感应电动势与每极磁通成正比，与转子转速成反比

2.电动势平衡方程式：U=Ea+IaRa（Ea的方向与电枢电流Ia的方向相反）

3.转矩平衡方程式：T=TL+T0

T—电磁转矩

TL—负载转矩

T0—空载阻转矩

稳定运行时，电机轴上的输出转矩T2与负载转矩TL相平衡，即TL=T0，即T=T2+T0

四.直流电机的工作特性

他励：

（1）转速特性

把Ea=CeΦn代入电动势平衡方程式U=Ea+IaRa中，可得

N=U/CeΦ-(Ra/CeΦ)Ia（他励电机的转速公式），若忽略电枢反应的去磁作用，则Φ与Ia无关，是一个常数，上式可写为直线方程式：n=n0-bIa，式中：n0—理想空载转速，b—直线斜率

由上式可得结论：转速特性曲线n=f（Ia）是一条向下倾斜的直线，即电动机转速随着电枢电流Ia的增大二而降低。但实际上直流电机的磁路总是设计的比较饱和，当电动机的输出功率P2增加，电枢电流Ia相应增加时，电枢反应的去磁作用又会使转速升高，电动机结构上采取了一些措施，使他励电动机具有略为下降的转速特性。

（2）效率特性

效率特性是指U=UN，I=IfN，Y=f（Ia）的关系曲线

电动机的效率是指输出功率P2与输入功率P1之比的百分值，他励直流电动机的效率为：Y=(P1/P2)X100%

结论：当可变损耗等于不变损耗时，电动机的效率最高，当Ia再进一步增加时，可变损耗在总损耗中的比例增加，效率Y反而略有下降，这一结论具有普遍意义，对其它电动机也同样适用。最高效率一般出现在输出功率为3/4额定功率左右。在额定功率时，一般中，小型电动机的效率在75%~85%之间，大型电动机的效率在85%~94%之间。

串励：

（1）

转速特性

串励直流电动的特点是励磁绕组与电枢绕组串联

根据特性可得串励直流电动机的电动势平衡方程式为U=Ea+Ia（Ra+Rf)，把Ea=CeΦn代入上式中，可得串励电动机的转速公式为n=U-Ia(Ra+Rf)/

CeΦ=U-IaRa’/CeΦ

（

Ra’=Ra+

Rf。）

由于电动机的励磁电流等于电枢电流，当输出功率增大时，电枢回路的总电阻压降IaRa’

由于电动机的励磁电流等于电枢电流，当输出功率增大时，电枢电枢电流也增大，一方面使电枢回路的总电阻压降IaRa’增大，另一方面使磁通Φ也增大。从转速公式看，这两方面的作用都将使转速降低，因此转速随电枢电流Ia的增大而迅速降低，这是串励电动机的特点之一，理论上，电动机的转速趋于无穷大，这可使转子遭到破坏，即“飞车”，甚至造成人身事故，，因此串励电动机不允许空载启动或空载运行。

（2）

转矩特性

由于T=CTΦIa，当Ia较小时，磁路未饱和，磁通Φ正比于励磁电流即电枢电流Ia，因此电磁转矩T正比于Ia?2，此时电磁转矩随着Ia的增加而迅速上升，故T=f(Ia)是一条抛物线，随着Ia的继续增加，磁路逐渐饱和，此时转矩特性比抛物线上升得慢。

综上所述：电动机的转速越低，电磁转矩越大，因此串励电动机具有较大的启动转矩，当负载转矩增大时，为了产生更大的电磁转矩来平衡负载转矩，电动机的转速会自动降低，从而使功率变化不大，电动机也不至于因负载转矩增大而过载太多，因此串励电动机常用于拖动电力机车等重负载。

五．直流电机的换向

1.定义：直流电机工作时，旋转的电枢绕组元件由某一路经过电刷进入另一支路时，该元件中的电流方向就会发生改变，这种电流方向的改变过程称为换向。

2.改善换向的方法：（1）选用合适的电刷

（2）装设换向极在换向元件处（3）装设补偿绕组