直流電機維修
電機維修中必知的直流發電機的工作原理
時間：2011-8-19 17:09:17 來源：西安西瑪電機廠 作者： 點擊：
直流發電機的工作原理
電機內部的固定部分要有磁場。這個磁場可以是如圖示的磁鐵也可以是磁極鐵心上繞套線圈，再通過直流電產生磁場。其中 If 稱之為勵磁電流。這種線圈每個磁極上有一個，也就是，電機有幾個磁極就有幾個勵磁線圈，這幾個線圈串聯（或并聯）起來就構成了勵磁繞組。這里要注意各線圈通過電流的方向不可出錯。在以上條件下環外導體將感應電勢，其大小與磁通密度 B 、導體的有效長度 l 和導體切割磁場速度 v 三者的乘積成正比，其方向用右手定則判斷。
但是要注意某一根轉子導體的電勢性質是交流電。而經電刷輸出的電動勢確是直流電了。這便是直流發電機的工作原理。如下動畫演示：
直流電動機的工作原理
直流電動機的原理圖
對上一頁所示的直流電機，如果去掉原動機，并給兩個電刷加上直流電源，如上圖（a）所示，則有直流電流從電刷 A 流入，經過線圈abcd，從電刷 B 流出，根據電磁力定律，載流導體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導體受到的力形成了一個轉矩，使得轉子逆時針轉動。如果轉子轉到如上圖（b）所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷 B 流出。
此時載流導體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產生的轉矩仍然使得轉子逆時針轉動。這就是直流電動機的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產生的轉矩的方向卻是不變的。
實用中的直流電動機轉子上的繞組也不是由一個線圈構成，同樣是由多個線圈連接而成，以減少電動機電磁轉矩的波動，繞組形式同發電機。如下動畫演示：
將直流電動機的工作原理歸結如下：
將直流電源通過電刷接通電樞繞組，使電樞導體有電流流過。
電機內部有磁場存在。
載流的轉子（即電樞）導體將受到電磁力 f 的作用 f="Blia" （左手定則）
所有導體產生的電磁力作用于轉子，使轉子以n(轉/分)旋轉，以便拖動機械負載。
§1.2直流電機的結構
這是一臺國產直流電機的結構裝配圖和結構剖面圖。旋轉電機都是由定子和轉子兩大部分組成，每一部分也都由電磁部分和機械部分組成，以便滿足電磁作用的條件。換向極用來改善換向。
旋轉電機 包括 定子(電磁部分,機械部分)和轉子(機械部分,電磁部分 )
●定子的主要部件包括：直流電機的定子由主磁極、機座、換向極、端蓋和電刷裝置等部件組成。
主磁極 主磁極的作用是建立主磁場。絕大多數直流電機的主磁極不是用永久磁鐵而是由勵磁繞組通以直流電流來建立磁場。主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組構成。主磁極鐵心靠近轉子一端的擴大的部分稱為極靴，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場分布，并使勵磁繞組容易固定。為了減少轉子轉動時由于齒槽移動引起的鐵耗，主磁極鐵心采用1～1.5mm的低碳鋼板沖壓一定形狀疊裝固定而成。主磁極上裝有勵磁繞組，整個主磁極用螺桿固定在機座上。主磁極的個數一定是偶數，勵磁繞組的連接必須使得相鄰主磁極的極性按 N，S 極交替出現。
●轉子的主要部件包括：
直流電機的轉動部分稱為轉子，又稱電樞。轉子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉軸、軸承、風扇等。
電樞鐵心 —— 電樞鐵心既是主磁路的組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內。為減少電樞鐵心內的渦流損耗，鐵心一般用厚0.5mm且沖有齒、槽的型號為DR530或DR510的硅鋼片疊壓夾緊而成，如左圖所示。小型電機的電樞鐵心沖片直接壓裝在軸上，大型電機的電樞鐵心沖片先壓裝在轉子支架上，然后再將支架固定在軸上。為改善通風，沖片可沿軸向分成幾段，以構成徑向通風道。
電樞繞組——電樞繞組由一定數目的電樞線圈按一定的規律連接組成，他是直流電機的電路部分，也是感生電動勢，產生電磁轉矩進行機電能量轉換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩形截面的導線繞成，分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內，上下層以及線圈與電樞鐵心之間都要妥善地絕緣（右圖），并用槽楔壓緊。大型電機電樞繞組的端部通常緊扎在繞組支架上。
換向器——前面已經指出，在直流發電機中，換向器起整流作用，在直流電動機中，換向器起逆變作用，因此換向器是直流電機的關鍵部件之一。換向器由許多具有鴿尾形的換向片排成一個圓筒，其間用云母片絕緣，兩端再用兩個V形環夾緊而構成，如圖3－10所示。每個電樞線圈首端和尾端的引線，分別焊入相應換向片的升高片內。小型電機常用塑料換向器，這種換向器用換向片排成圓筒，再用塑料通過熱壓制成。
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