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什么是直流電機(jī)?它有哪些類型

  直流電機(jī)是以直流電(或直流電的一些操縱形式)的形式獲取電能并將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械旋轉(zhuǎn)能的運(yùn)動(dòng)部件。電動(dòng)機(jī)通過(guò)使用由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)刺激與輸出軸固定的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。輸出扭矩和速度取決于電氣輸入和電機(jī)設(shè)計(jì)。直流(DC)電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)。根據(jù)當(dāng)今最常見(jiàn)的行業(yè)命名慣例,有三種直流電機(jī)子類型:直流有刷電機(jī),直流永磁電機(jī)和直流通用電機(jī)。許多較大的直流電機(jī)仍采用電刷和繞線電機(jī),但永磁電機(jī)在18馬力以下的應(yīng)用中占主導(dǎo)地位。

  什么是直流有刷電機(jī),有哪些類型?

  一些工程師稱直流有刷電機(jī)為繞線電機(jī),因?yàn)樗且粋€(gè)纏繞和涂漆的銅線圈,可以產(chǎn)生電磁場(chǎng)。無(wú)論是什么術(shù)語(yǔ),都有永磁,分流,串聯(lián)和復(fù)合繞線直流電動(dòng)機(jī)。

  除前者外,所有使用兩個(gè)電流:

  1.電流通過(guò)電樞(轉(zhuǎn)子)繞組與定子磁場(chǎng)相互作用(用于輸出機(jī)械旋轉(zhuǎn));

  2.通過(guò)定子繞組的電流使得磁場(chǎng)成為問(wèn)題。

  相比之下,永磁刷直流電機(jī)使用:

  1.電流通過(guò)電樞(轉(zhuǎn)子)繞組與定子磁場(chǎng)相互作用(用于輸出機(jī)械旋轉(zhuǎn));

  2.  定子上的永磁體使磁場(chǎng)成為問(wèn)題。

  復(fù)合繞線電動(dòng)機(jī)中的電樞和勵(lì)磁線圈包括串聯(lián)和并聯(lián)繞組。

  無(wú)論設(shè)置如何,直流有刷電機(jī)都有換向器和電刷觸點(diǎn),可將電流傳遞給旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的銅線繞組。設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)改變轉(zhuǎn)子電壓(及其電流)或通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁繞組電流來(lái)改變轉(zhuǎn)子和定子之間的磁通量來(lái)控制速度。轉(zhuǎn)子換向器桿段的刷子方向機(jī)械地控制相位換向。

  實(shí)際上,直流有刷電機(jī)讓設(shè)計(jì)人員控制勵(lì)磁和轉(zhuǎn)子繞組的方式意味著它們適用于需要簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效的扭矩和速度控制的應(yīng)用。

  串聯(lián)直流電動(dòng)機(jī)

  如上所述,串聯(lián)電動(dòng)機(jī)中的電樞(轉(zhuǎn)子)和勵(lì)磁線圈串聯(lián)連接。這意味著整個(gè)電樞(轉(zhuǎn)子)電流傳遞到勵(lì)磁繞組。因此,這些電機(jī)只需要一個(gè)輸入電壓。增加電樞(轉(zhuǎn)子)電流會(huì)引起勵(lì)磁電流增加。當(dāng)轉(zhuǎn)子電流通過(guò)零并反轉(zhuǎn)時(shí),勵(lì)磁電流崩潰。

  當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止時(shí),扭矩最高,因?yàn)殡姌校ㄞD(zhuǎn)子)在靜止時(shí)不產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。在沒(méi)有加載的情況下,電機(jī)會(huì)加速到危險(xiǎn)的速度。相反,增加的負(fù)載會(huì)減慢電機(jī)速度,并增加扭矩以轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載。

  串聯(lián)電機(jī)無(wú)法很好地調(diào)節(jié)速度,因?yàn)樗俣瓤刂迫Q于對(duì)電源電壓的調(diào)節(jié)。但是它們價(jià)格低廉,可以驅(qū)動(dòng)需要高啟動(dòng)扭矩的設(shè)計(jì)。例如,設(shè)計(jì)人員在低功率和高功率汽車機(jī)制中使用串聯(lián)電機(jī),電動(dòng)工具,玩具和縫紉機(jī)等消費(fèi)產(chǎn)品以及固定和變速的工業(yè)牽引驅(qū)動(dòng)器。設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)反轉(zhuǎn)勵(lì)磁或電樞(轉(zhuǎn)子)繞組連接來(lái)反轉(zhuǎn)串聯(lián)電機(jī)。

  并聯(lián)直流電動(dòng)機(jī)

  如上所述,并聯(lián)繞組電動(dòng)機(jī)中的電樞和勵(lì)磁線圈并聯(lián)連接,因此勵(lì)磁電流與電動(dòng)機(jī)上的負(fù)載成比例??勺冸妷狠斎朐试S速度調(diào)節(jié)。為并聯(lián)電動(dòng)機(jī)提供固定電壓,使其以恒定速度運(yùn)行。然后向并聯(lián)電動(dòng)機(jī)提供增加的電動(dòng)機(jī)電流,以增加扭矩而不會(huì)顯著減慢。在并聯(lián)電動(dòng)機(jī)中,勵(lì)磁(定子)繞組與電樞(轉(zhuǎn)子)繞組并聯(lián)連接。

  使用這些電機(jī),一種稱為弱磁的技術(shù)可以在不強(qiáng)制控制器改變輸入電壓的情況下控制速度。場(chǎng)繞組變阻器減小了勵(lì)磁(定子)電流,并隨之減小了電樞和磁場(chǎng)之間的磁通量。速度與磁通成反比,因此會(huì)加速電機(jī)。需要注意的是:扭矩與磁通成正比,因此加速度會(huì)隨著扭矩輸出的減小而增加。

  在弱磁場(chǎng)設(shè)置下,當(dāng)負(fù)載增加時(shí),穩(wěn)定繞組可防止加速。唯一的問(wèn)題是,反向應(yīng)用需要反轉(zhuǎn)這種繞組,以便與電樞(轉(zhuǎn)子)電壓反轉(zhuǎn)。這需要扭轉(zhuǎn)接觸器。因此,對(duì)于反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),有時(shí)制造商只是設(shè)計(jì)具有更高穩(wěn)定性的分流電機(jī)并省略穩(wěn)定繞組。

  在轉(zhuǎn)子繞組或磁場(chǎng)上反轉(zhuǎn)并聯(lián)繞組電動(dòng)機(jī)的連接會(huì)使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn); 當(dāng)轉(zhuǎn)子電流反轉(zhuǎn)時(shí),自激勵(lì)保持磁場(chǎng),這意味著電動(dòng)機(jī)可以再生制動(dòng)。

  復(fù)合繞線電機(jī)

  單獨(dú)激勵(lì)的電動(dòng)機(jī)(有時(shí)稱為復(fù)合繞組電動(dòng)機(jī))是直流有刷電動(dòng)機(jī),具有到現(xiàn)場(chǎng)(定子)和電樞(轉(zhuǎn)子)的獨(dú)立電壓供應(yīng),以便更好地控制電動(dòng)機(jī)輸出。任一繞組上的輸入電壓都可以控制電機(jī)輸出速度和轉(zhuǎn)矩。大多數(shù)制造商都生產(chǎn)帶有串聯(lián)和并聯(lián)勵(lì)磁(轉(zhuǎn)子)繞組的復(fù)合繞線電機(jī)。兩個(gè)繞組的方向,強(qiáng)度和方向決定了電機(jī)的速度。

  復(fù)合繞線電機(jī)適用于汽車或軌道列車應(yīng)用中的牽引力。