第02章直流电机的基本理论
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直流电动机的基本结构直流电机的结构是多种多样的,但任何直流电机都包括定子部分和转子部分,这两部分间存在着一定大小的气隙,使电机中电路和磁场发生相对运动。
直流电机定子部分主要由主磁极、电刷装置和换向极等组成,转子部分主要由电枢绕组、换向器和转轴等构成。
结构图如图2-1。
图2-1直流电机结构图1-电刷;2-磁轭;3-永久磁钢;4-极靴;5-电枢绕组;6-内磁轭1.定子部分(1)主磁极: 其作用是产生磁场。
通常用厚1-1.5mm的低碳钢片叠装而成。
在磁极铁心上绕有励磁绕组,整个磁极利用螺杆固定在磁轭上。
(2)换向极: 其作用是改善换向,使电机运行时电刷下不产生有害的火花。
换向极也是由铁心及绕组组成,换向极绕组与电枢绕组串联。
(3)机座: 机座分磁轭和底脚两部分。
磁轭的作用是固定主磁极和换向极,是磁路的一部分。
底脚起支撑和固定整台电机的作用。
机座一般式用铸钢铁制造或钢板焊接而成。
2.转子部分(1)电枢铁心:电枢铁心是磁路的一部分,表面开槽以嵌放电枢绕组,为减少铁耗,采用0.35-0.5mm厚的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成,固定在转子支架或转轴上。
(2)电枢绕组:电枢绕组由许多按一定规则连接起来的线圈组成,是通过电流和产生电动势的关键性部件。
线圈用带绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成。
嵌放在电枢铁心表面的槽内直流电机采用双层绕组,每槽内的线圈边分上、下两层,上下层之间及线圈于铁心之间都是要可靠绝缘。
槽口用槽契压紧,再用钢丝或玻璃丝带扎紧,大型电机中,绕组伸出槽外的端接部分应扎紧在支架上。
直流电动机的工作原理电动机是一种把电能转变为机械能的机械。
它的基本原理是利用带电导体和磁场间的相互作用而把电能变为机械能。
电动机结构主要包括两部分:转子和定子。
转子为电动机的旋转部分,由转轴座组成,导体绕组的排列方式决定电动机的类型及其特性。
绝大多数的电动机都须作连续的转运动的电磁力形成一种方向不变的转矩,才能构成电动机。
两磁极间装着一个可以转动的铁质圆柱体,圆柱体的表面上固定着一个线圈。
第一章直流电机的基本常识直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一。
将机械能转换为直流电能的是直流发电机;将直流电能转换为机械能的是直流电动机。
与交流电机相比较,直流电机结构复杂、运行维护困难、成本高。
但直流电机具有宽广的的调速范围,较强的过载能力和较大的起动转矩等突出优点,仍广泛应用于对起动和调速要求较高的生产机械中,如电力机车、内燃机车、工矿机车、城市电车、电梯、轧钢机等的拖动电机。
由于电力电子技术的迅猛发展,作为直流电源的直流发电机已逐步被晶闸管整流装置所替代。
本设计主要介绍电力机车上的大功率直流电机。
第二章第一节直流电机的基本结构直流电机由静止的定子和旋转的转子两大部分组成,在定子和转子之间有一定大小的间隙(称气隙)。
1.定子直流电机定子的作用是产生磁场和作为电动机的机械支撑。
主要由机座、主磁极、换向极和电刷装置等组成。
(1)机座兼起机械和导磁磁路两个作用。
它既用来作为安装电机所有零件的外壳,又是联系各磁极的导磁铁。
机座通常为铸钢件,也有采用钢板焊接而成的。
对于换向要求较高的电机,也可采用叠片结构的机座。
(2)主磁极主磁极由铁芯和主极线圈两部分组成。
主磁极铁芯一般用1~1.5mm厚的薄钢板冲片叠压后再用铆钉铆紧成一个整体。
(3)换向极换向极又称附加极,它装在两个主极之间,用来改善直流电机的换向。
换向极由换向极铁芯和换向极线圈构成。
换向极铁芯大多用整块钢加工而成。
但在整流电源供电的功率较大的电机中,为了更好的改善电机换向,换向极铁芯也采用叠片结构。
换向极线圈与主极线圈一样也是用圆铜线或扁铜线绕制而成,经绝缘处理后套在换向极铁芯上,最后用螺钉将换向极固定在机座内壁。
(4)电刷装置电刷的作用是通过电刷与换向器表面的滑动接触,把转动的电枢绕组与外电路相连。
电刷装置一般由电刷、刷握、刷杆、刷杆座等部分组成。
电刷一般用石墨粉压制而成。
2.转子转子又称电枢,主要由转轴、电枢铁芯、电枢绕组和换向器等组成。