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详解直流电机的工作原理,原来定子是永磁体

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详解直流电机的工作原理,原来定子是永磁体

发布日期:2019-01-30 作者:湖州勤丰电机 点击:

详解直流电机的工作原理,原来定子是永磁体

让我们首先从最简单的直流电机开始。它看起来如图1所示。定子是永磁体并提供恒定的磁场。作为旋转部件的电枢是简单的线圈。

直流电机



图1简化的直流电机,采用永久磁铁运行




电枢通过一对换向器环连接到DC(直流)电源。当电流流过线圈时,根据洛伦兹定律在其上感应出电磁力,因此线圈将开始旋转。由电磁感应引起的力使用图2中的“红色箭头”显示。

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图2线圈上感应的电磁力使电枢线圈旋转




您会注意到,当线圈旋转时,换向器环与相反极性的电源连接。结果,在线圈的左侧,电流将始终“流走”,而在右侧,电力将始终“流向”。这确保了扭矩作用在整个运动中也在相同的方向上,因此线圈将继续旋转。

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图3换向器环确保单向电流过线圈的左右




改善扭矩动作


但是如果仔细观察线圈上的扭矩动作,您会注意到,当线圈几乎垂直于磁通量时,扭矩动作接近于零。

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图4线圈接近磁通量时产生的转矩接近零




因此,如果运行这样的直流电机,转子会有不规则的运动。这是克服这个问题的诀窍!再向转子添加一个回路,并为其分别设置换向器。在这种布置中,当第一环路处于垂直位置时,第二环路将连接到电源。因此,系统中始终存在动力。



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图5对于2线圈的转子布置


而且,这种环越多,电机旋转就越平滑。在实际的电动机中,电枢环安装在高渗透性钢层的槽内。这将增强磁通量相互作用。弹簧加载的换向器刷有助于保持与电源的接触。

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图6线圈数量越多,电机转动越平滑


使用电磁铁




永磁定子极仅用于非常小的直流电动机。大多数情况下使用电磁铁; 电磁铁的励磁线圈由相同的直流电源供电。

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图7直流电机大部分时间都使用电磁铁


分流器和系列电动机


励磁线圈可以以两种不同的方式连接到转子绕组;平行或系列。这导致2种不同类型的直流电动机结构; 分流器和一系列电动机。

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图8在电动机中转子线圈和定子串联




串联绕线电机具有良好的启动转矩,但其负载速度急剧下降。这种性质如图8所示。分流电动机具有较低的启动转矩,但无论作用在电动机上的负载如何,它都能以几乎恒定的速度运行。这是并联绕组电动机的有吸引力的操作特性,速度 - 转矩变化的性质如图10所示。



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图9并联电机在励磁和定子之间并联


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图10分流电机提供恒定的速度


反电动势的概念




与其他电机不同,直流电机具有独特的特性; 反电动势的产生。磁场中的旋转环将根据电磁感应原理产生EMF。



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图11反电动势电流减少电枢电流


旋转电枢环的情况也是一样的。将引发内部EMF,其与施加的输入电压相反。反电动势大幅减少了电枢电流。反电动势与转子速度成正比。在电动机启动时,反电动势太低,因此电枢电流变得太高,导致转子烧坏。因此,在大型DC(直流)电动机中需要适当的启动机构来控制所施加的输入电压。


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