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什么是直流電機

文章出處: 人氣: 發表時間:2021-03-23 16:42:04

直流電機符合線性操作關系,正因為如此,比起同步電機或異步電機來說,更容易發揮它的特性。


直流電機的形成:定子由金屬架和一個或多個磁鐵組成,磁鐵在定子內部產生永久磁場。定子的后面是碳刷座和碳刷片,提供與轉子的電氣連接。轉子由金屬架組成,金屬架包裹線圈,線圈在轉子后面的換向器上互連。 操作原理:無論轉子線圈有多復雜,一旦通電,它就像一個鐵磁柱體, 磁力線環繞著它。磁力線實際上是位于轉子每個凹槽中的線束,轉子一旦通電,相當于一個電磁鐵,磁場沿著穿過它的電流的軸向分離磁力線。


所以電機由固定的永久磁鐵(定子)一個轉動的磁鐵(轉子)和金屬外殼組成,形成電機體。(圖一) 根據異極相吸,(圖二) 同極相斥的原理,扭矩作用到轉子上使其轉動。當轉子磁極的軸向與定子磁極的軸向垂直正交時,扭矩最大,一旦轉子開始轉動,固定碳刷輪流與換向器保持接觸或中斷接觸。轉子線圈按轉子轉動的方式通電和斷電,轉子新產生的磁極的軸向,總是和定子磁極的軸向垂直正交,因為這是由換向器決定的。無論轉子在什么位置,都按固定方式運轉。通過增加換向器的數目來減少合成扭矩的脈動,可使轉子更加平滑地轉動。反接電機的電源,轉子線圈中電流產生的磁極N極和S極都將反轉,作用于轉子上的扭矩也反向,從而電機改變轉動方向,根據其固有特性,DC電機是一種可反向轉動的電機。


扭矩和轉速:電機產生扭矩,其轉速與它相互影響。這是電機的基本特性,轉速與扭矩呈線性關系,這常用作計算機的穿戴轉速和起動扭矩(圖一)電機輸出功率的曲線可從扭矩和轉速曲線中推導出。(圖二) 扭矩-轉速和輸出功率曲線取決于電機供電電壓。電機的供電電壓允許在20℃環境條件中在額定操作條件下連續運行。 可以提供電機不同的電壓(通常在推薦電壓的減50%到加100%之間),假如電壓低于推薦電壓,電機的功率剛降低。假如電壓高于推薦電壓,電機的輸出功率變高,但很容易發熱。(建議間斷操作)電壓在-25%到+50%之間不斷變化,新的扭矩-轉速曲線關系,平行于以前的一個。起動扭矩和空載轉速與供電電壓變化的百分率相同。最大輸出功率乘以(1+η%)2。


扭矩和供電電流


這是電機的第二個重要特性,電流和電機扭矩呈線性關系,用來計算空載電流和轉子靜止時的電流(起動電流)。關系圖中并未隨著電機供電電壓而變化。曲線終點的延長線和扭矩,起始電流相一致,曲線的斜率被稱作電機的扭矩常數。


效率


電機的效率等于機械輸出功率除以電機輸入功率,輸出功率和輸入功率隨著轉速的變化而變化,所以效率是電機轉速的函數,給定的轉速大于空載速度的50%時可獲得最大效率。


溫升


電機升溫是由于吸收功率和輸出功率之間的差值,差值就是能量損失,溫升和實際的能量損失相關。電機產生的熱量不能迅速被環境吸收(熱阻),電機的熱阻可通過強制對流而大大降低。


注意


相對于電壓-扭矩-轉速特性的額定操作特性,要求在20℃時連續操作。僅僅是間歇式負載可能超出這些操作條件,沒有特殊說明的,在客戶實際應用中必須檢查所有極端的操作條件,以確保操作安全。

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