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第三節 直流電動機及其控制

直流電動機是將直流電能轉換為機械能的設備。直流電動機優點：具有良好的調速性能和較大的起動轉矩。因而廣泛的應用于要求調速性能較高的生產機械(如龍門刨床、鏜床等)，或需要較大啟動轉矩的生產機械(如起重機械)。

但直流電動機的制造工藝復雜，生產成本較高，維護較困難，可靠性較差。

一、直流電動機的工作原理

圖3-27 直流電動機的工作原理圖

上圖為直流電機的物理模型，N、S是一對固定不變的磁極，用以產生所需要的磁場。abcd是固定在可旋轉鐵質圓柱體上的線圈，線圈和圓柱體分別稱為電樞繞組和電樞鐵心。線圈的首末端a、d連接到兩個相互絕緣并可隨線圈一同旋轉的換向片上。轉子線圈與外電路的連接是通過與換向片連接、固定不動的電刷進行的。

通電導線在磁場中受到電磁力作用。其方向有左手定則確定。

如圖電刷A接電源正極，且總與轉到上邊的換向片接觸，所以產生的電磁轉矩使轉子總是逆時針旋轉。

二、直流電動機的構造

直流電動機主要由靜止的定子和旋轉的轉子組成。定子的作用是產生磁場，轉子的作用是產生感應電動勢和電磁轉矩。

(一) 定子

1、 主磁極。作用產生主磁場。

2、 機座。機座又稱為磁軛，是各磁極間的磁通路。

3、 換向極。兩個相鄰磁極間的小磁極。作用產生附加磁場，漸弱換向片與電刷間的電火花。

(二) 轉子

1、 轉子鐵芯。有兩個作用：一是用來安放轉子繞組;二是作為電動機磁路的一部分。

2、 轉子繞組。作用產生感應電動勢并通過電流，使電動機實現機、電能量轉換。

3、 換向器。裝在轉子軸的一端，換向器與繞組元件連接。

三、直流電動機的勵磁方式

直流電動機中的主磁通是由勵磁繞組中通過勵磁電流產生的。直流電動機的性能與它的勵磁方式密切相關。

1、 直流他勵電動機

2、 直流并勵電動機

3、 直流串勵電動機

4、 直流復勵電動機

四、直流電動機的主要技術數據

1、 額定功率PN

額定功率是指電動機軸上輸出的機械功率，它等于電動機額定電壓與額定電流的乘積，再乘以電動機的額定效率。

2、 額定電壓UN

指在額定運行情況下，加在電動機上的輸入電壓。

3、 額定電流IN

指在額定運行情況下，輸給電動機的電流。

4、 額定轉速nN

指電動機在額定電壓、額定電流和額定功率情況下運行時的電動機轉速。

5、 額定效率ηN

電動機在額定運行時輸出功率與輸入功率之比的百分數。

6、 額定溫升τN

指電動機的溫度允許高出環境溫度的最大允許值。

五、并勵直流電動機的機械特性

直流電動機的地轉速隨著負載的增加而稍有降低，但降低的幅度不大，可以看成是近于恒速的電動機，因此具有良好的機械特性。

六、并勵直流電動機的起動、反轉及調速

(一) 起動

由于起動電流大，直流電動機絕對不允許直接起動。通常在轉子繞組電路中串聯接入一個起動變阻器。

(二) 反轉

要改變電動機的旋轉方向，關鍵是改變電磁轉矩的方向。改變繞組電流的方向或改變勵磁電流方向，都可以改變電磁轉矩的方向。如圖3-38對調轉子繞組的接頭或對調勵磁繞組接頭改變方向。

(三) 調速

并勵電動機通常有三種調速方法：改變磁通、改變外加電壓、改變轉子繞組電阻調速。在改變磁通的調速方法中，減小磁通，轉速上升，為恒功率調速;

改變外加電壓的方法是通過降低電壓，降低轉速;

改變轉子繞組的調速方法，需要在電路中串聯一個調速用變阻器。

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（責任編輯：中大編輯）

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