●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(nèi)部產(chǎn)生永久磁場。定子的后面是碳刷座和碳刷片,提供與轉(zhuǎn)子的電氣連接。轉(zhuǎn)子由金屬架組成,金屬架包裹線圈,線圈在轉(zhuǎn)子后面的換向器上互連。 操作原理:無論轉(zhuǎn)子線圈有多復(fù)雜,一旦通電,它就像一個鐵磁柱體, 磁力線環(huán)繞著它。磁力線實際上是位于轉(zhuǎn)子每個凹槽中的線束,轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動的磁鐵(轉(zhuǎn)子)和金屬外殼組成,形成電機體。(圖一) 根據(jù)異極相吸,(圖二) 同極相斥的原理,扭矩作用到轉(zhuǎn)子上使其轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動,固定碳刷輪流與換向器保持接觸或中斷接觸。轉(zhuǎn)子線圈按轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方式通電和斷電,轉(zhuǎn)子新產(chǎn)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(zhuǎn)子在什么位置,都按固定方式運轉(zhuǎn)。通過增加換向器的數(shù)目來減少合成扭矩的脈動,可使轉(zhuǎn)子更加平滑地轉(zhuǎn)動。反接電機的電源,轉(zhuǎn)子線圈中電流產(chǎn)生的磁極N極和S極都將反轉(zhuǎn),作用于轉(zhuǎn)子上的扭矩也反向,從而電機改變轉(zhuǎn)動方向,根據(jù)其固有特性,DC電機是一種可反向轉(zhuǎn)動的電機。
●扭矩和轉(zhuǎn)速:電機產(chǎn)生扭矩,其轉(zhuǎn)速與它相互影響。這是電機的基本特性,轉(zhuǎn)速與扭矩呈線性關(guān)系,這常用作計算機的穿戴轉(zhuǎn)速和起動扭矩(圖一)電機輸出功率的曲線可從扭矩和轉(zhuǎn)速曲線中推導(dǎo)出。(圖二) 扭矩-轉(zhuǎn)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(huán)境條件中在額定操作條件下連續(xù)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(fā)熱。(建議間斷操作)電壓在-25%到+50%之間不斷變化,新的扭矩-轉(zhuǎn)速曲線關(guān)系,平行于以前的一個。起動扭矩和空載轉(zhuǎn)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。例如:電壓增加 20%
→起始扭矩增加 20% (X1.2)
→空載轉(zhuǎn)速增加 20% (X1.2)
→輸出功率增加 44% (X1.44)
●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(guān)系,用來計算空載電流和轉(zhuǎn)子靜止時的電流(起動電流)。關(guān)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(shù)。
流相一致,曲線的斜率被稱作電機的扭矩常數(shù)。
扭矩常數(shù)如下:C=Kc(I-Io) 轉(zhuǎn)動摩擦系數(shù)是:Kc. Io 扭矩可表達如下:C=Kc. I-Cf Cf=Kc. Io
Kc = 扭矩常數(shù) (N.m/A) C = 扭矩 (N.m)
Cd= 起始扭矩(N.m) Cf = 轉(zhuǎn)動摩擦扭矩 (N.m)
I = 電流(A) Io = 空載電流(A) Id = 起動電流(A)
扭矩-電流,扭矩-轉(zhuǎn)速曲線用于確定輸入功率和電機轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系。
●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(zhuǎn)速的變化而變化,所以效率是電機轉(zhuǎn)速的函數(shù),給定的轉(zhuǎn)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(guān)。電機產(chǎn)生的熱量不能迅速被環(huán)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(zhuǎn)速特性的額定操作特性,要求在20℃時連續(xù)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(yīng)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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