图解直流电动机原理

图解直流电动机原理

最早的直流电动机是在，1820 年由实验阶段发明出来的。作为直流电源．当时是只有电池的时代，因而功率很小。现在由于直流发电机和整流器的发展．用于电车、卷扬机、起重机和离速电梯等中的大功率电动机都创造出来了。直流电动机的结构原理与直流发电机相同。根据用途和功率的不同．形状上有些差别。这样，直流电机可以作为直流发电机用．反之也可作直流电动机用。因此，本章关于结构方面的内容将省略，请参考前一章(直流发电机原理)。

直流电动机的原理

电动机（马达)靠电磁力旋转。

磁场中放人导体，给导体通人电流，导体就受到磁场力。

此力即为电磁力．马达旋转是以此电磁力作为原理。

旋转方向根据弗莱明左手定则而定。

2 . 1 . 1 电动机的反电势

电动机旋转时，电枢绕组就切割磁通，因而产生感应电势。此电势的方向与加在电动机端子电压的方向相反，故称反电势。电动机旋转产生的反电势较端电压小（图 2 . 2 ）。

V[v]：端电压

E[V]：反电势（感应电势）



2.l.2 电动机的转速计算



即电动机转速和反电势成正比，而和磁通成反比。



直流电机的种类及特性

2 . 2 . 1 直流电动机的转矩及计算

f=BIL[N]作用于一根导体的电磁力大小



即转矩与磁极发出的磁通及电枢电流成比例。



2 。 2 .2 直流电动机的输出功率



电动机的输出功率可用角速度与转矩的乘积表示。

2 . 2 . 3 电动机的特性

直流电动机的特性包括转速特性和转矩特性。

( 1 ）转速特性这表示加在电动机端子上的电压不变时，负荷电流和转速的关系。图中横轴为电流，纵轴为转速。

( 2 ）转矩特性这表示加在电动机端子上的电压不变时，负荷电流和转矩的关系。和速度特性一样，横轴为负荷电流，但纵轴为转矩。

下面图示各种电动机的速度特性和转矩特性，并举例说明不同电动机的用途。

( a ）并励电动机

电动机的速度以下式表示：





因转矩与电枢电流和磁通成比例，故若磁通不变，则转矩与负荷电流成比例。

[用途］与三相感应电动机特性相似，除非有特殊情况，一般很少使用

( b ）串励电动机

因励磁绕组与电枢绕组串联，故Ia＝If=I。由于磁通和负荷电流成正比，故转速大体与电流成反比。这是变速度电动机，空载时将为无约束速度，很危险。



【 用途] 电车、电机车、起重机、卷扬机

( c ）复励电动机 复励电动机 一般用积复励。



图2.10 复励电动机的接线图和特性曲线

因为有并励绕组，故即使空载也不会有危险的转速。虽然差复励电动机的速度不变，但起动转矩小，运行时不易稳定，故几乎不用。

积复励电动机的起动转矩大，适用于负荷转矩不变的情况。

［用途]电梯、起重机、工作机械

2.3.1 直流电动机的起动

[起动顺序]

1. 将励磁电阻值调到最小放（If-->大）。

2 接上电源，将操作把手旋到最初档位（全起动电阻与电枢串联，励磁电路中串入的无电压释放器成为电磁铁，作好能够保持把手位置的准备，使起动电流接近额定电流，电动机旋转）。

3.用把手推进电阻档位，而无电压释放器保持把手新的位置（电动机旋转起来后，电流变小，与电枢串联的起动电阻可以去除，电枢直接接于电源，而起动电阻串联接于励磁电路）。



2 . 3 . 2 直流电动机的调速

直流电动机的转速n为



( 1 ）改变励磁的调速法这是用于并励电动机、他励电动机和复励电动机的方法。改变励磁电路电阻的大小，使磁通变化从而进行调速。

( 2 ）改变电枢电路的电阻这是用于串励电动机的方法。在电枢电路中串人电阻，使电枢电流变化，从而进行调速。

( 3 ）改变电枢电压的调速法主要用于串励电动机，偶数台电动机或串或并，使加于一台电动机的电压得到调整，从而进行调速。此法用于他励电动机时，电枢电压由他励发电机供给，该发电机由另一台电动机驱动。这时可进行广范围和细微的调速。用于卷扬机、压延机和高级电梯等等地方。驱动用三相感应电动机和他励发电机之间装有飞轮，使负荷变化少，可进行广范围和精密的调速。



2 . 3 , 3 直流电动机的制动

制动方法分机械制动和电制动，电制动方法中又有两种：

( l ）发电制动

将运转中的电动机电源切除，接上制动电阻，电动机作为发电机工作，制动电阻作为负荷，产生焦耳热，这样起到制动作用。在电动机高速运转的场合，这种方式有制动效果。



( 2 ）再生制动

把电动机变为发电机这一点和发电制动相同，但本方法是将产生的电势返还给电源而得到制动。为此．必须使感应电势比加于电动机的电压还高。因此必须采取增加励磁电流等办法。电力车下坡有时用此法。

2 . 3 . 4 反向旋转

为使电动机反向旋转，原理上电枢端子或励磁电路反接都可以。一般是以改变电枢电流方向来使电动机反转。



2 . 3 , 5 直流电动机的规格

( l ）直流电动机的额定输出功率电动机的额定输出功率是指在额定转速和额定电压下的机械输出功率．其值以（ W ）或 ( kw ）表示，这与发电机相同。

( 2 ）效率



先在额定电压和额定负荷下调好额定转速，再去掉负荷；一旦电动机空载，其转速就上升，这时的转速即n.