直流电动机
直流电动机是依靠直流电驱动的电动机,在小型电器上应用较为广泛。
目录
1 结构
2 原理
3 激(励)磁方式
4 接線方式
4.1 並激式
4.2 串激式
4.3 複激式
5 特性
结构
直流馬達的基本構造包括「电枢」、「場磁鐵」、「集電環」、「電刷」。
- 電樞:可以繞軸心轉動的軟鐵芯纏繞多圈線圈。
- 場磁鐵:產生磁場的強力永久磁鐵或電磁鐵。
- 集電環:線圈約兩端接至兩片半圓形的集電環,隨線圈轉動,可供改變電流方向的變向器。每轉動半圈(180度),線圈上的電流方向就改變一次。
- 電刷:通常使用碳製成,集電環接觸固定位置的電刷,用以接至電源。
原理
此為一個簡單的直流電(D.C.)電動機。當線圈通電後,转子周围产生磁場,转子的左侧被推离左侧的磁铁,并被吸引到右侧,从而產生轉動。
转子依靠慣性繼續轉動。
當转子運行至水平位置时電流變換器將線圈的電流方向逆轉,線圈所產生的磁場亦同時逆轉,使这一过程得以重复。
激(励)磁方式
- 直流他激(励)电动机:励磁绕组与电枢没有电的联系,励磁电路是由另外直流电源供给的,因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。
- 直流并激(励)电动机:并励绕组两端电压就是电枢两端电压,但是励磁绕组用细导线绕成,其匝数很多,因此具有较大的电阻,使得通过他的励磁电流较小。
- 直流串激(励)电动机:励磁绕组是和电枢串联的,所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降,励磁绕组的电阻越小越好,所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成,其匝数较少。
- 直流复励电动机:电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。
- 直流永磁电动机:磁通由永久磁铁产生。多见于小型机械,如航模、儿童电动玩具、小型机器人等。
接線方式
直流電機(發電機及電動機)的自激磁系統有三種接線方式,分別是並激式、串激式和複激式。
另外,有他勵式,勵磁系統由獨立電源供應電力。特性與並激式相同。
並激式
激磁系統及電樞並聯接駁到直流電源。負載增加時,扭力增加,轉速不太受影響。
串激式
串激式電動機,負載增大時,扭力增大但轉速減慢。
串激式直流電動機即是通用電動機,可用於交流電。但受到電抗影響,扭力和轉速會較用直流電時低。
複激式
具有並激式和複激式的特性,大起動扭力及較穩定轉速。
特性
直流电动机(DC Motor)的好处为在控速方面比较简单,只须控制电压大小即可控制转速,但此类电动机不宜在高温、易燃等环境下操作,而且由于电动机中需要以碳刷作为电流变换器(Commutator)的部件(有刷电动机),所以需要定期清理炭刷磨擦所产生的污物。无碳刷之电动机称为无刷电动机,相对于有刷,无刷电动机因为少了碳刷与轴的摩擦因此较省电也比较安静。制作难度较高、价格也较高。
交流电动机(AC Motor)则可以在高温、易燃等环境下操作,而且不用定期清理碳刷的污物,但在控速上比较困难,因为控制交流电动机转速需要控制交流电的频率(或使用感应电动机,用增加内部阻力的方式,在相同交流电的频率下降低电动机转速),控制其电压只会影响电动机的扭力。一般工业用直流电动机之电压有 DC 110V (125V) 和DC 220V两种。
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