直流电机以优越的动态性能成为精确控制领域的主要动力来源,虽然近年来逐步被变频调速的交流电机取代,但是依然在伺服和新能源汽车领域发挥着重要作用,特别是材料技术的不断发展,永磁材料的不断更新,让直流电机的构造不再复杂,成本降低,让直流电机再次成为工业和民用控制的主要设备。
现在,将有关直流电机的一些常用概念总结汇总一下,方便有需要的网友使用,干货精华,建议关注收藏。
一、电磁转矩:由电磁力产生的企图使电动机转动的力矩叫电磁转矩。
二、直流电机的两条重要的中线:
几何中线:在相邻的两个磁极的中心线处,磁通密度为零。这条中心线叫几何中线。
物理中线:电枢表面磁通密度为零处。空载时电机的物理中线与几何中线重合。负载时由于电枢反应,物理中线将不与几何中线重合。对于电动机,物理中线将逆着旋转方向移动一个角度。对于发电机,物理中线将顺着旋转方向移动一个角度。
三、两种绕组类型:
叠绕组:
1、同一磁极下的元件是串在一条支路上的,有几个主磁极就有几条支路,支路数等于主磁极数,每条支路上的元件数较少。
2、电刷数等于磁极数,电刷放在主磁极轴线上,元件中的感应电动势最大。
3、总电势等于每条支路的电动势。
4、总电流是各支路电流的和。
5、适用于低电压、大电流电机。
波绕组:
1、同一磁极下的元件是一个支路,所以只有两个支路,每条支路上的元件较多。
2、电刷数和极数相同,电刷放到磁极轴线上(感应电动势最大)。
3、总电势等于每条支路的电势。
4、总电流等于两条支路电流的和。
5、适用于高电压、小电流电机。
四、在电枢反应中,交轴电枢反应(横轴电枢反应)使气隙磁场发生畸变和去磁。直轴电枢反应(纵轴电枢反应)只有电刷不在几何中线上时才有,对于电动机来说,从几何中线顺旋转方向移动电刷,直轴电枢反应起增磁作用,反之起去磁作用;对于发电机来说,从几何中线顺旋转方向移动电刷,直轴电枢反应起去磁作用,反之起增磁作用。
五、磁通密度:因为磁感应强度B等于单位面积中通过的磁通量,所以B也叫磁通密度。
六、根据公式n=(U-IaRa)/(CEΦ),电枢电流增加对转速有两方面的影响:
1)电枢电流增加引起电枢电阻压降增加,使转速有下降的趋势。
2)由于磁饱和的影响,电枢电流增加引起电枢反应的去磁作用增大,气隙磁通Φ减小,使转速有上升的趋势。通常电枢电阻压降的影响是主要的,所以转速随电枢电流的增大而稍有下降。当输出功率增加时,电枢电流也增加。
七、串励直流电动机在负载很小时,励磁电流很小,电机转速极高,有可能使转子受到机械性破坏,因此串励直流电动机不允许空载启动,也不允许空载和轻载运行,通常规定串励直流电动机的负载不小于额定负载的四分之一。
八、串励直流发电机和差复励直流电机的特性不好,一般不被使用。
九、复励电动机的特性接近于并励电动机时,与普通并励电动机相比,有较大的启动转矩和转速变化率。复励电动机的特性接近于串励电动机时,不会在空载和轻载是出现危险地高转速。
十、并励直流发电机能够自励的条件是,励磁回路要有剩磁并且接线正确,同时励磁回路的电阻不能太大。
十一、设置换向极的规律:换向极绕组与电枢绕组串联;在电动机中,换向极极性与旋转方向下一个主磁极极性相反;在发电机中,换向极与旋转方向下一个主磁极极性相同。
十二、在小型电机中采用移动电刷的方法改善换向,将电刷顺发、逆动移动一定角度。
十三、直流电机换向火花等级:直流电机共分为5个等级,1、1.25、1.5、2、3,在额定负载下火花等级不能超过1.5。最大工作过载时,不能超过2级,因此1、1.25、1.5级均为无害火花。
十四、换向火花产生的原因:
1、元件中的自感电动势。
2、元件间的互感电动势。
3、旋转电动势。其中旋转电动势可以消除,自感和互感只能抵消和减弱,不能消除。
十五、消除火花的方法:
1、增大电刷的接触电阻。
2、加装换向极。
3、移动电刷。
4、加装补偿绕组。