直流电机的工作原理及特性.

现将国产直流电动机系列简介如下: 一.Z型系列 Z为直流电机的汉语拼音第一个字母。这种系列是通风保护式 的。适用于调速范围不大的机械拖动，少灰尘，少腐蚀及温度 低的场所。 二.Z2型系列 它是Z型系列的改进型,也上保护式。调速范围可达3比1，即可 超过额定转速的一倍。 三.ZO型系列 这种电机是封闭式的，用于多灰尘但无腐蚀性气体的场所。 四.ZD型系列 主要用于需要广泛调速，具有较大的过载能力的场所。如大型 机床、卷扬机、起重设备。 五.ZQD型系列 它是直流牵引电动机，用于牵引车辆。
2— 电 枢 绕 组 ： 在 固定的磁场中旋转， 主要作用是产生感 应电动势或产生机 械转矩，实现能量 的转换。 3—电刷
4—换向片 5—换向器：电刷固定不动，换向片与电枢绕组一起旋转，主要
作用对发电机而言是将电枢绕组内感应的交流电势转换成电刷间 的直流电势。对电动机而言，则是将外加的直流电流转换为电枢 绕组的交变电流，并保证每一磁极下，电枢导体的电流的方向不 变，以产生恒定的电磁转矩。
2. 额定电压 UN： 指额定状态下电枢出线端的 电压，以 V为量纲单位。 3. 额定电流 IN： 指电机在额定电压、额定功率 时的电枢电流值，以 A为量纲单位。
4. 额定转速 nN： 指额定状态下运行时转子的 转速，以r/min为量纲单位。 5. 额定励磁电流 If： 指电机在额定状态时的励 磁电流值。 注意: 对于直流发电机，PN是指输出的电功率，它等 于额定电压和额定电流的乘积，即 PN＝μUN × IN
主磁极上装有励磁绕组，整个主磁极用螺杆固定在机 座上。主磁极的个数一定是偶数，励磁绕组的连接必 须使得相邻主磁极的极性按 N，S 极交替出现。
2. 换向极
换向极绕组
换向极铁心
换向极，又称附加极或间极，是安装在两相邻主磁极 之间的一个小磁极，它的作用是改善直流电机的换向 性能。换向极结构和主磁极类似。换向极的个数一般 与主磁极的极数相等，在功率很小的直流电机中，也 有不装换向极的。换向极绕组与电枢绕组串联。
第三章 直流电机的工作原理及特性
直流电动机的构造较复杂，价格也比交流电动 机昂贵,维护维修也较困难。近年来，由于变频 调速技术的发展，在中小功率的电动机调速领 域中，交流电动机正逐步取代直流电动机。尽 管如此，由于直流电动机具有转速稳定、便于 大范围平滑调速、起动转矩较大等优点。因此， 广泛用于要求进行平滑、稳定、大范围的调速 或需频繁正、反转和启、停，多单元同步协调 运转的生产机械等。
发电机原理：将机械能转换为电能。 电枢由原动机驱动而在磁场中旋转，在电枢线圈 的两根有效边（切割磁力线的导体部分）中便感应出 电动势e。 显然，每一有效边中的电动势是交变的，即在N极 下是一个方向，当它转到S极下时是另一个方向。但是， 由于电刷A总是同与N极下的有效边相联的换向片接触， 而电刷B总是同与S极下的有效边相联的换向片接触， 因此，在电刷间就出现一个极性不变的电动势或电压， 当电刷之间接有负载时，在电动势的作用下就在电路 中产生一定方向的电流。
直流电机的剖面
主磁极 励磁绕组 机座 换向极 换向极绕组 电枢绕组 电枢铁心
Βιβλιοθήκη Baidu
1. 主磁极
主磁极的作用是建立主磁 场。绝大多数直流电机的 主磁极不是用永久磁铁而 是由励磁绕组通以直流电 流来建立磁场。
主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。 主磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分称为极掌，它 的作用是使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场分布，并 使励磁绕组容易固定。
二、直流电机的基本工作原理
为了讨论直流电机的工作原理，可把复杂的直流电机结构简化 为电机具有一对主磁极，电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别联 在两个换向片上，换向片上压着电刷A和B。
1— 主磁极：励磁 绕组上加上直流电 压，励磁绕组上有 励磁电流通过，使
定子铁心产生固定
磁场，即定子的主 要作用是产生主磁 场。
3．机座 机座通常由铸钢或厚钢板焊成。
它有两个作用：
一个是用来固定主磁极、换向极和端盖； 另一个作用是作为磁路的一部分。机座 中有磁通经过的部分称为磁轭。
4. 电枢铁心 电枢铁心既是主磁通的组成部分， 又是电枢绕组支撑部分；电枢绕组 就嵌放在电枢铁心的槽内。为减少 电枢铁心内的涡流损耗，铁心一般 用硅钢片叠压夹紧而成。
直流发电机和直流电动机的电磁转矩的作用是不同的
发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向或 原动机的驱动转矩的方向相反。因此，在等速转动时， 原动机的转矩T1必须与发电机的电磁转矩T及空载损耗 转矩T0相平衡。 电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。因此， 电动机的电磁转矩TM必须与机械负载转矩TL及空载损 耗转矩T0相平衡。
3.1 直流电机的基本结构和工作原理 一、 直流电机的基本结构 直流电机包括静止的和转动的两大部分， 静止部分称为定子，转动部分就是转子， 静止和转动部分之间要有一定大小的间隙 (以后称为气隙)。 定子的主要作用是产生磁场，由主磁极、 换向极、机座和电刷装置等组成。 转子(通常称为电枢)的作用是产生电磁转 矩和感应电动势，由电枢铁心和电枢绕组、 换向器、轴和风扇等组成。
直流电机电枢
5. 换向器 换向器是由若干彼此间用云母片绝缘的铜片 (即换向片)组成，如图所示。 换向器的作用： 对于直流电动 机，它将外加 的直流电动势 逆变成电枢绕 组的交流电流， 以产生恒定的 电磁转矩。
6．电刷装置 电刷装置是把直流电压、直流电 流引入或引出的装置。电刷由石墨制成，放在 刷握内，用弹簧压紧在换向器上，刷握固定在 刷杆上，刷杆装在刷架上，彼此之间都绝缘。 刷架装在端盖或轴承内盖上，调整位置以后， 将它固定。
直流电动机的型号
以Z2-31型电机为例：
Z2系列是一般用途的中小型直流电动机，共分11个机 座号，每个机座号有二种铁心长度，功率范围为0.4～ 200kW；转速范围600～3000r/min。
直流电机的额定值主要有：
1. 额定功率 PN：指电机在铭牌规定的额定状态 下运行时，电机的输出功率，以W为量纲单位。 若大于 1KW 或 1MW 时,则用 KW 或 MW 表示。