【正文】 能源；溫升低、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)；適應(yīng)性強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)而使用越來越廣泛。對(duì)電動(dòng)機(jī)而言是指軸上在額定負(fù)載時(shí)的輸入電流（ A）。 3．換向器 換向器是把外界供給的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)槔@組中的交變電流以使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。對(duì)電刷的要求是既要有良好的導(dǎo)電性能，又要有好的耐磨性，因此電刷 一般用石墨粉壓制而成。 45 3． 換向極 用來產(chǎn)生換向磁場(chǎng)以改善直流電動(dòng)機(jī)的換向。 2. 主磁極 其作用是產(chǎn)生主磁場(chǎng)。當(dāng)輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，即是將 機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔茌敵?，作直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行。當(dāng)?shù)竭_(dá)圖 41（ c）位置時(shí)，導(dǎo)體 ab 處于 S 極下，而導(dǎo)體 cd 處于 N 極下（正好與 41（ a）相反），與導(dǎo)體 ab相接的銅環(huán)與電刷Ｂ（－）接觸，與導(dǎo)體 cd 相連的銅環(huán)與電刷Ａ（＋）接觸。 摘 要 Abstract 目錄 引言 第一章 直流電動(dòng)機(jī)的基本知識(shí) 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 直流電動(dòng)機(jī)是依據(jù)載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力而旋轉(zhuǎn)的原理制造的。 第 1314周（下階段 89 教學(xué)周）：答辯 七、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯與論文要求 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯要求 答辯前三天，每個(gè)學(xué)生應(yīng)按時(shí)將 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書或畢業(yè)論文、專題報(bào)告等必要資料交指導(dǎo)老師審閱，由指導(dǎo)老師寫出審閱意見。由于牽引 電動(dòng)機(jī)工作的特殊性（如因安放在機(jī)車車體下部?jī)蓚€(gè)機(jī)車動(dòng)輪之間，因而使毎臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)的體積尺寸受到嚴(yán)格的限制，散熱條件極差，工作環(huán)境惡劣，加上機(jī)車上各臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)共同運(yùn)行時(shí)，各臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)負(fù)荷分配的不均勻，機(jī)車運(yùn)行時(shí)負(fù)載變化大等諸多因素），使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)成為機(jī)車上最為薄弱的環(huán)節(jié)，在機(jī)車運(yùn)行中牽引電動(dòng)機(jī)的故障出現(xiàn)率總體較高，在機(jī)車檢修工作中，對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)的檢修是一項(xiàng)十分重要的項(xiàng)目。 第 68 周（下階段 13 教學(xué)周）： 老師講解輔導(dǎo)，學(xué)生在老師講解輔導(dǎo)的基礎(chǔ)上通過參 閱相關(guān)資料、上網(wǎng)查詢初步完成脈流牽引電動(dòng)機(jī)的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、脈流牽引電動(dòng)機(jī)的換向理論及改善換向的措施等內(nèi)容畢業(yè)設(shè)計(jì)論文工作。 圖紙要求：按工程制圖標(biāo)準(zhǔn)制圖，圖 面整潔，布局合理，線條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，尺寸標(biāo)注規(guī)范，文字注釋必須使用工程字書寫。導(dǎo)體中的電流方向如圖中的箭頭所示，根據(jù)左手定則，可以判斷出導(dǎo)體將受力的作用，而使整個(gè)線圈 abcd 繞軸ＯＯ′以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。 直流電動(dòng)機(jī)典型的電樞結(jié)構(gòu)可參看圖 45所示，它有許多 個(gè)線圈及換向片組成。包括有機(jī)座、前端蓋、后端蓋、主磁極、換向磁極和電刷裝置等部分，如圖 45 所示。 （ 2） 主磁極繞組 用來通入直流電流，產(chǎn)生勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。前后端蓋利用螺釘固定在機(jī)座兩側(cè)。如圖 46(a)所示。 2．額定電壓 UN 指在正常工作時(shí)電機(jī)出線端的電壓值。分別簡(jiǎn)介如下： （ 1）永磁電動(dòng)機(jī) 開始永磁電動(dòng)機(jī)僅在功率很小的電動(dòng)機(jī)上采用， 20世紀(jì)80 年代起由于釹鐵硼永磁材料的發(fā)現(xiàn)，使目前永磁電動(dòng)機(jī)的功率已從毫瓦級(jí)發(fā)展到 100kW 以上。 若復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的兩組勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁通方向一致時(shí)，則稱為積復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)，若產(chǎn)生的磁通方向相反時(shí)，則稱為差復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，導(dǎo)體 ab、 cd 又切割磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，方向（用右手定則）如圖 48小圓圈外的符號(hào)所示。其原因可用圖 49加以說明，當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)以轉(zhuǎn)速 n順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)體 ab及 cd切割磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流（在小圓圈中用及所謂轉(zhuǎn)速特性是指當(dāng)加在直流電動(dòng) 機(jī)兩端的電壓不變時(shí)，電樞電流與轉(zhuǎn)速之間的相互關(guān)系。這種特性稱硬特性。當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，空載電流 Ia 很小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將相當(dāng)高，可能造成機(jī)損事故，因此串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許空載運(yùn)行。 1． 全壓起動(dòng) 全壓起動(dòng)又稱直接起動(dòng)，即直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)，給電動(dòng)機(jī)加額定電壓 U直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，如圖 412 所示，起動(dòng)時(shí)先合上開關(guān) S1，建立主磁場(chǎng)，同時(shí)在電樞繞組上加額定電壓，使電動(dòng) 機(jī)起動(dòng)。 2． 降低電源電壓起動(dòng)（降壓起動(dòng)） 可以采用晶閘管構(gòu)成的可控整流電路作為直流電動(dòng)機(jī)的可調(diào)電壓電源。圖 415 為用于 10kW 以下的直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)用的起動(dòng)變阻器外形圖，起動(dòng)時(shí)起動(dòng)手輪置于圖中所示的位置，開始起動(dòng)時(shí)，全部起動(dòng)電阻 Rst 均串入電樞回路，起動(dòng)電流被限制在允許的范圍內(nèi)，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，將手輪逐步向右旋轉(zhuǎn)，起動(dòng)電阻被逐漸切除（電阻值 逐步減?。妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷升高，直到手輪右旋到底，被失壓線圈的磁力吸住，此時(shí) Rst＝ 0，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢。 （ 4） 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，這種調(diào)速方法已被越來越廣泛地采用。 （ 3） 所需設(shè)備較簡(jiǎn)單。 直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn) 直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向取 決于磁場(chǎng)方向和電樞繞組中的電流方向。電氣制動(dòng)按其產(chǎn)生電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方法不同又可分為再生制動(dòng)、電阻制動(dòng)和反接制動(dòng)等幾種。 2．電阻制動(dòng)（又稱能耗制動(dòng)） 將電機(jī)的電樞繞組從電源上切除（磁極繞組仍接在電源上），電機(jī)靠慣性將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電機(jī)已處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，但并不是將電能反送回電網(wǎng)，而是消耗在專用電阻 R（稱制動(dòng)電阻）的發(fā)熱上。 （ 2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低至接近零時(shí)就應(yīng)立即切斷電源，否則電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)。從圖中看出，由 極出來的磁通，大部分經(jīng)過氣隙進(jìn)入電樞齒部，再經(jīng)過電樞磁軛到另一部分的電樞齒，又通過氣隙進(jìn)入 極，再經(jīng)過定子磁軛回到原來出發(fā)的 極，成為閉合回路。 圖 直流電機(jī)空載磁場(chǎng)的磁密分布 在直流電機(jī)中，為了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，氣隙里要有一定數(shù)量的主磁通φ 0，也就是需要有一定的勵(lì)磁磁通勢(shì) ，或者當(dāng)勵(lì)磁繞組匝數(shù)一定時(shí)，需要有一定的勵(lì)磁電流 。圖 1— 28 所示為兩極電機(jī)的電樞電流 的方向和電樞磁場(chǎng)分布情況。而通過電刷軸線的回路磁勢(shì)最大。的分布曲線為馬鞍形 .如 139(b)所示 綜上所述，當(dāng)電刷在幾何中心線上時(shí)，電樞磁場(chǎng)有如下特點(diǎn) : (1)在空間靜止不動(dòng) 。當(dāng)電機(jī)磁路不飽和時(shí)，磁路的磁阻為常值，可把 B。在磁路不飽和時(shí)，因主磁場(chǎng)被消弱的數(shù)量等于被加強(qiáng)的數(shù) .所以氣隙磁通 和平均氣隙磁密沒有變化。增磁 作用將引起電機(jī)換向情況惡化。在 2 級(jí)火花作用下，換向器上會(huì)出現(xiàn)灰渣和黑色的痕跡，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，黑色痕跡將逐漸擴(kuò)展，電刷和換向器磨損也顯著增加，因此 2 級(jí)火花只允許短時(shí)出現(xiàn)。為了簡(jiǎn)便起見，假設(shè)電刷寬度 bb 等于一個(gè)換向片片距 βK ，電刷固定不動(dòng)，換向器一線速度 VK 向左移動(dòng)，如圖所示 開始換向瞬間，電樞轉(zhuǎn)到電刷與換向片相接觸的位置，如（ a)所示。 換向元件中的電動(dòng)勢(shì)及換向電流 換向元件中的電動(dòng)勢(shì) （ 1）電抗電動(dòng)勢(shì) er 根據(jù)電磁感應(yīng)定理，當(dāng)閉合回路中磁鏈變化時(shí)，將產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，力圖阻止磁鏈的變化，即阻止電流的變化，這種反電動(dòng)勢(shì)電抗電動(dòng)勢(shì)。因此，當(dāng)電機(jī)換向時(shí)，換向元件回路內(nèi)合成電動(dòng)勢(shì)等于以上電動(dòng)勢(shì)之和，即 e? =er +ea eK 當(dāng)換向電動(dòng)勢(shì) eK 選擇的合適，使 eK =er +ea ，恰好可以互相抵消時(shí)，換向元件中合成電動(dòng)勢(shì) e? =0，此時(shí)電動(dòng)機(jī)能得到滿意 的換向。當(dāng) i=0 時(shí)，電流改變方向的時(shí)刻比直線換向時(shí)推遲，故稱為延遲換向。 (2)個(gè)別換向片凸出或云母片凸出。 化學(xué)原因 —— 換向器滑動(dòng)面 的薄膜 在正常情況下，當(dāng)電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行之后，換向器滑動(dòng)面會(huì)覆蓋一層很薄的薄膜，電刷在與換向器接觸時(shí)，并不是直接與換向器銅片本身接觸，而是通過這層薄膜與換向器片接觸。 （ 1） 極性正確 換向極性要保證其磁場(chǎng)方向與交軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)方向相反。 減小電抗 。為了讓保證 Ke 在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)隨時(shí)抵消 re ，則要求 Ke 也必須隨著負(fù)載電流變化而變化。 薄膜的形成及其顏色，還與電刷的材質(zhì)、電刷的的壓力、電流密度，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短及周圍環(huán)境等許多因素有關(guān)。 電刷裝置的缺陷 （ 1）電刷接觸面研磨的不光滑，接觸不良或只是局部接觸； （ 2）電刷在刷盒中間隙不合適，造成跳動(dòng)，傾斜或卡死現(xiàn)象； （ 3）電刷上壓力不適當(dāng)； （ 4）刷握裝 置不穩(wěn)固，造成刷握位置偏離幾何中心線； （ 5）刷架圈的定位不準(zhǔn)確或安裝不牢固等。 產(chǎn)生火花的原因 電磁原因 經(jīng)過不斷實(shí)踐和長(zhǎng)期研究，現(xiàn)在對(duì)電磁原因有一下幾種看： （ 1）當(dāng)電機(jī)處于直線換向時(shí)，盡管電流密度可能很大，但電刷下不會(huì)產(chǎn)生火花。過大的附加電流，會(huì)使電機(jī)換向惡化。電抗電動(dòng)勢(shì) er 的大小取決于電樞電流和轉(zhuǎn)速，電流越大，轉(zhuǎn)速越高，則電抗電動(dòng)勢(shì) er 越大，電機(jī)換向就越困難。當(dāng) i 減小到零之后，再反向增加；當(dāng)電樞轉(zhuǎn)到電刷只與換芯片接觸，如圖（ c）所示，換向元件屬于電刷左邊的一條電樞繞組支路，這時(shí)元件中的電流仍等于電樞繞組支路電流 ia ，但其方向與原來相反，即為 ia 。 直流和脈流牽引電動(dòng)機(jī)由于工作條件惡劣，如負(fù)載急劇變化、電網(wǎng)電壓波動(dòng)、強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)和沖擊，在脈動(dòng)電壓下工作等，都使電機(jī)的換向更加困難。 換向的基本概念 火花的現(xiàn)象和火花的等級(jí) 人們從生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，直流牽引電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，其電刷與換向器之間常常伴有火花。交軸電樞磁場(chǎng)對(duì)主極磁場(chǎng)起去磁的作用這種去磁作用是通過磁路飽和作用而產(chǎn)生的。相加得負(fù)載后合成破場(chǎng)沿電樞表面的分布曲線 Ba}如圖 141(c)中實(shí)線。 (3)電樞磁場(chǎng)磁密 B。 三角形分布的電樞磁勢(shì)將產(chǎn)生怎樣的磁密分布呢 ?從圖 139(e)可以看到，每一電樞磁通都經(jīng)過電樞鐵心、氣隙和主極鐵心形成閉合回路，由于鐵磁物質(zhì)的磁阻相對(duì)空氣磁阻數(shù)值很 小，可以認(rèn)為，上述閉合磁路中的盛勢(shì)全部降在兩個(gè)氣晾上。與主極磁場(chǎng)的軸線在空間垂直，稱為文軸電樞磁場(chǎng)。 圖 電機(jī)的磁化曲線 電樞磁場(chǎng) 直流電機(jī)帶有負(fù)載時(shí) .電樞繞組中有電流通過電樞繞組的電流也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，