【正文】 機(jī)兩大類。直流電機(jī)具有良好的調(diào)速性能、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力，一般應(yīng)用于對(duì)起動(dòng)和調(diào)速要求較高的場(chǎng)合。 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 14 圖 。abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)鐵質(zhì)圓柱體上的線圈，線圈連同鐵質(zhì)圓柱體是直流電機(jī)可轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，稱為直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子（或電樞）。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的聯(lián)結(jié)是通過放置在換向片上固定不動(dòng)的電刷進(jìn)行的。 圖 中，當(dāng)有原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)速逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，在線圈 abcd中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)情況下，導(dǎo)體 ab在 N極下，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性為 a點(diǎn)高電位， b點(diǎn)低電位；導(dǎo)體 cd則在 S極下，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性為 c點(diǎn)高電位， d點(diǎn)低電位，在此狀態(tài)下電刷 A的極性為正，電刷 B的極性為負(fù)。 后，導(dǎo)體 ab在 S極下，導(dǎo)體 cd則在 N極下，此時(shí)導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向已改變，但由于原來與電刷A接觸的換向片已經(jīng)與電刷 B接觸，而與電刷 B接觸的換向片同時(shí)換到與電刷 A接觸，因此電刷 A的極性仍為正，電刷 B的極性仍為負(fù)。 實(shí)際直流發(fā)電機(jī)的電樞是根據(jù)具體應(yīng)用情況需要有多個(gè)線圈。磁極也是根據(jù)需要 ,N、 S極交替放置多對(duì)。在第一種情況下，位于 N極下的導(dǎo)體 ab受力方向?yàn)閺挠蚁蜃?，而位?S極下的導(dǎo)體 cd受力方向從左到右。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻力矩時(shí)，線圈按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)到第二個(gè)位置時(shí)，原位于 S極下的導(dǎo)體 cd轉(zhuǎn)到 N極下，其受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?；而原位?N極下的導(dǎo)體 ab轉(zhuǎn)到 S極下，導(dǎo)體 ab受力方向變?yōu)閺淖笙蛴?，該轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時(shí)針方向，線圈在此轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 21 同直流發(fā)電機(jī)相同，實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對(duì)。電機(jī)的可逆原理不僅適用于直流電機(jī)，也適用于交流電機(jī)。 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 22 直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本是相同的，即都有可旋轉(zhuǎn)部分和靜止部分。小型直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)如 圖 ，其剖面結(jié)構(gòu)如 圖 所示。定子由磁極、機(jī)座、換向極、電刷裝置、端蓋和軸承等組成，如 圖 。主磁極由主磁極鐵芯和放置在鐵芯上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成。為減小渦流損耗，主磁極鐵芯是用 ～ mm厚的低碳鋼板沖成一定形狀，用鉚釘把沖片鉚緊，然后再固定在機(jī)座上。主磁極的結(jié)構(gòu)如 圖 。整體機(jī)座是用導(dǎo)磁性能較好的鑄鋼材料制成的，該種機(jī)座能同時(shí)起到導(dǎo)磁和機(jī)械支撐的作用。主磁極、換向極及端蓋均固定在機(jī)座上，因此，機(jī)座起到了支撐的作用。疊片機(jī)座是用薄鋼沖片疊壓成定子鐵軛，再把定子鐵軛固定在一個(gè)專門起支撐作用的機(jī)座里，這樣定子鐵軛和機(jī)座是分開的，機(jī)座只起支撐作用，可用普通鋼板制成。 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 28 ③ 換向極換向極結(jié)構(gòu)如 圖 。一般電機(jī)容量超過 1 kW時(shí)均應(yīng)安裝換向極。換向極鐵芯可根據(jù)要求用整塊鋼制成，也可用 ～ mm厚的鋼板疊成，所有的換向極線圈串聯(lián)后稱為換向極繞組，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。換向極的極性根據(jù)換向要求確定。電刷裝置一般由電刷、刷握、刷桿座和壓緊彈簧組成，其結(jié)構(gòu)如 圖 。端蓋固定在機(jī)座上，其上放置軸承支撐直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使直流電機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)。它包括電樞鐵芯、換向器、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、電樞繞組、軸承和風(fēng)扇等。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，為減小電樞鐵芯中的磁通變化引起的磁滯損耗和渦流損耗，電樞鐵芯用涂有絕緣漆的 mm厚的硅鋼片疊成。小型直流電機(jī)的電樞沖片形狀如 圖 。電樞繞組是直流電機(jī)的重要組成部分，電機(jī)工作時(shí)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。對(duì)于發(fā)電機(jī)，換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)向外部輸出直流電壓；對(duì)于電動(dòng)機(jī)，它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機(jī)旋轉(zhuǎn)。換向器是由換向片組合而成的，是直流機(jī)的關(guān)鍵部件，也是最薄弱的部分。換向片的底部做成燕尾形，嵌在含有云母絕緣的 V形鋼環(huán)內(nèi)，拼成圓筒形套在鋼套筒上，相鄰的兩換向片間以 ～ mm厚的云母片作為絕緣，最后用螺紋壓圈壓緊。換向片靠近電樞繞組的部分與繞組引出線間焊接。額定值一般標(biāo)注在電機(jī)的銘牌上，所以又稱為銘牌數(shù)據(jù)。銘牌數(shù)據(jù)主要包括電機(jī)型號(hào)、額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速和額定勵(lì)磁電流及勵(lì)磁方式等，此外還有電機(jī)的出廠數(shù)據(jù)，如出廠編號(hào)、出廠日期等。 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 36 如： Z2 92中的 Z表示一般用途直流電機(jī)； 2表示設(shè)計(jì)序號(hào)，第二次改型設(shè)計(jì)； 9表示機(jī)座代號(hào)； 2表示電樞鐵芯長(zhǎng)度代號(hào)。對(duì)于電動(dòng)機(jī)，額定功率是指電動(dòng)機(jī)軸上輸出的最大機(jī)械功率；對(duì)于發(fā)電機(jī)，額定功率是指電刷間輸出的最大電功率。 額定電壓 UN是指額定工作條件下電機(jī)出線端的平均電壓。額定電壓的單位為 V。額定電流的單位為 A。額定轉(zhuǎn)速的單位為 。額定勵(lì)磁電流的單位為 A。根據(jù)電樞線圈與勵(lì)磁線圈的聯(lián)結(jié)方式不同，直流電機(jī)勵(lì)磁有并勵(lì)、串勵(lì)、他勵(lì)和復(fù)勵(lì)等方式。額定值是選用或使用電機(jī)的主要依據(jù)。若電機(jī)的電流正好等于額定值，稱為滿載運(yùn)行；若電機(jī)的電流超過額定值，稱為過載運(yùn)行；若比額定值小得多，稱為輕載運(yùn)行。故在選擇電機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的要求，盡可能使電機(jī)運(yùn)行在額定值附近。直流電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)是在主磁極的勵(lì)磁繞組中通以直流電流建立的。勵(lì)磁繞組和電樞繞組之間的聯(lián)結(jié)方式稱為勵(lì)磁方式。 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四類，如 圖 。勵(lì)磁電流 If的大小僅決定于勵(lì)磁電源的電壓和勵(lì)磁回路的電阻，而與電機(jī)的電樞電壓及負(fù)載基本無關(guān)。勵(lì)磁電流一般為額定電流的 5%，要產(chǎn)生足夠大的磁通需要有較多的匝數(shù)，所以并勵(lì)繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線較細(xì)。中小型直流電動(dòng)機(jī)多為并勵(lì)式。勵(lì)磁電流與電樞電流相同，數(shù)值較大，因此，串勵(lì)繞組匝數(shù)很少，導(dǎo)線較粗。串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)不準(zhǔn)空載或輕載運(yùn)行。 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式和磁場(chǎng) 43 (4) 復(fù)勵(lì)電機(jī) 復(fù)勵(lì)電機(jī)的主磁極由兩個(gè)勵(lì)磁繞組組成 :一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)，稱為串勵(lì)繞組；另一個(gè)為他磁（或并勵(lì)）繞組，如 圖 （ d）、（ e） 所示。若串勵(lì)繞組和他勵(lì)（或并勵(lì)）繞組的磁動(dòng)勢(shì)方向相同，稱為積復(fù)勵(lì)；該型電機(jī)多用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，轉(zhuǎn)速變化不大的負(fù)載。若串勵(lì)繞組和并勵(lì)