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2023-06-19
按励磁方式直流发电机分为他励和自励两大类。他励发电机的励磁是用独立的直流励磁电源供电的。自励发电机是用自身发的电励磁的,按励磁绕组与电枢绕组的连接方式,直流自励发电机又分为串励、并励和复励三种。
直流电动机和发电机一样也分为他励、并励、串励和复励四种,其接线图分别如图1-35a、b、c、d所示。
2.直流电动机的工作原理
图1-36为一他励直流电动机工作原理示意图。给励磁绕组通入直流电励磁时,主磁极在空间产生一静止的磁场。当电枢绕组接通直流电源后,绕组的ab边在N极作用下,绕组的cd边在S极作用下,电枢电流Ia经电刷A、换向片流入电枢绕组a端,从绕组d端经换向片、电刷B流出。根据安培定律可知,载流线圈在磁场的作用下受到电磁力F的作用,力的方向遵从左手定则,形成逆时针方向的电磁转矩T,驱使电枢旋转。
图1-35 直流电动机不同励磁方式下的接线图
图1-36 他励直流电动机工作原理示意图
当电枢旋转使绕组ab边进入S极的作用范围,cd边进入N极的作用范围时,电枢电流Ia由绕组d端流入,a端流出,使磁场与电流方向保持不变,因此电磁力的方向不变,仍然形成逆时针方向的电磁转矩,使电动机连续运转。所以直流电机的励磁绕组和电枢绕组同时接通直流电源时,作电动机运行,按左手定则规定的方向旋转。
不难理解,改变励磁直流电源极性,而保持电枢电流方向不变,电动机将反转;同理,只改变电枢电流方向而保持励磁电源极性不变,电动机也将反转。
直流电动机的电磁转矩为
T=KTΦIa (1-30)
式中,Φ为每极磁通;Ia为电枢电流;KT为电机的结构常数。
电动机在旋转时,电枢绕组切割磁场,因此电枢绕组中产生感应电动势,其方向与电枢电压Ua相反,制约电枢电流,称为反电动势。根据法拉第电磁感应定律,反电动势的大小为
Eb=KEΦn (1-31)
式中,Φ为每极磁通;n为电机转速;KE为另一电机结构常数。
设电枢电路电阻为Ra(包括电枢绕组电阻、电刷与换向器接触电阻等),电枢的端电压为Ua,则电枢电路的等效电路模型如图1-37所示。电枢电路的电压方程为
Ua=Eb+IaRa (1-32)
图1-37 电枢电路的等效电路模型
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