第一節 直流電機的構造及分類
直流電動機具有調速平滑、調速範圍廣和啟動轉矩大等特點。因此,在小型漁船及漁船上對調速要求高或者啟動轉矩大的機械常用直流電動機拖動。如船用起貨機、錨機等。
直流電機的構造。直流電機由固定的不動的定子和轉動的轉子兩大部分組成。
一、定子部分
定子的作用是產生磁場和作電機的機械支撐。主要由以下幾個部分組成:
1.主磁極:主磁極由主磁極鐵芯和勵磁繞組兩部分組成。
2.換向磁極:換向極繞組與電樞繞組串聯,主要作用是改善電樞電流的換向,減少換向火花。
3.機座:機座通常是用鑄鋼製成或用鋼板卷焊而成。它有兩個作用:一是作為直流電機的固定支撐和防護的部件,用來固定主磁極、換向磁極和端蓋以支撐整個電機;二是作為磁路的一部分。
4.電刷裝置:電刷裝置主要由電刷、刷握、刷杆座和銅絲刷辮等組成。
二、轉子部分
直流電機的轉子通常稱為電樞,旋轉的電樞是由電樞鐵芯、電樞繞組及換向器所組成。
1.電樞鐵芯
電樞鐵芯是主磁路的一部分,上麵均勻分布的槽內嵌放電樞繞組。
2.電樞繞組
電樞繞組是用絕緣銅線或銅排繞成的線圈,按一定的規則嵌入電樞鐵芯的槽內,各繞組線圈的兩個出線端接到換向器上,形成一閉合回路。
3.換向器
換向器由許多帶有鴿尾形的銅片組成,片與片之間用雲母片絕緣隔開。
除此之外,還有軸承、風扇、接線板和出線盒等。
第二節 直流電動機的基本工作原理
磁場對載流導體具有電磁力作用的特性是磁場的重要特性之一,也是電動機工作原理的理論基礎。
一、磁場和磁力線
磁有天然磁和人造磁,其性質是吸鐵。磁鐵的周圍存在著磁場。磁鐵又有兩個極,一個叫南極,用字母“S”表示;一個叫北極,用字母“N”表示。兩極磁性最強。磁鐵周圍的場情況可以形象地用磁力線來描述。圖示12-3是條形磁鐵的磁力線分布情況。磁力線具有以下特征:
1.磁力線在磁體外部由N極到S極,在磁體內部由S極到N極。任兩條磁力線互不交叉,且每一條磁力線都是閉合曲線。
2.磁力線上任一點的切線方向即為該點的磁場方向。
3.磁場的強弱可用磁力線的疏密來表示,磁力線越密,磁場越強。
二、磁場的基本物理量
1.磁感應強度
磁感應強度又叫磁通密度,是用來描述磁場內某點的磁場強弱和方向的物理量,用字母B表示,單位為特斯拉(簡稱特),用T表示。
2.磁通
磁通是用來描述磁場中某一範圍磁場強弱和方向的物理量,用字母φ表示,單位為韋伯,用Wb表示。
3.磁導率
用來衡量物質導磁性能的物理量稱為磁導率,用μ表示。某物質的磁導率越大,則它的導磁性能越好。某介質的磁導率μ與真空磁導率μ0的比值稱為該介質的相對磁導率μr。
銅、空氣、塑料等,相對磁導率接近於1,統稱為非鐵磁材料。有些材料,如鐵、鎳、鈷的導磁能力都很強,通常把這類物質稱為鐵磁材料。
應當指出,同一鐵磁材料的磁導率並不是常數,它隨勵磁電流的大小而變化。
三、鐵磁材料的性質和用途
1.磁化與剩磁
使原來沒有磁性的物體具有磁性稱為磁化。鐵磁物質放在磁場中,當磁場移去後,仍能保持一定的磁性,即鐵磁物質還有剩餘磁性,我們稱之為剩磁。
2.鐵磁材料的分類
鐵磁材料分為軟磁材料和硬磁材料兩類。軟磁材料的特點是剩磁很小。硬磁材料的特點是剩磁很大,磁化後,能得到很強的剩磁。
四、電流的磁效應
通過實驗可知,電流的周圍空間存在磁場,這種現象叫做電流的磁效應。對通電導體周圍出現的磁場,分載流導線和載流線圈兩種,其磁場的強弱決定於電流的大小,磁場的方向決定於電流的方向。
載流線圈的周圍磁場的方向也可以用右手螺旋定則來確定。用右手握住線圈,使彎曲的四指與電流正極方向一致,拇指所指的方向就是線圈內磁場的方向。產生磁場的電流稱為勵磁電流。
鐵磁材料在磁化過程中,磁場感應強度在初始階段隨著電流的增強而增強,但當電流達到一定值時,磁場感應強度將不再增加的現象,我們稱為磁飽和。
五、磁場對載流導體的作用
如果把載流導體放在另一個磁場中,那麼載流導體必然受到力的作用。這種電流與磁場的相互作用力,稱為電磁力。