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什么是直流电机
 
直流电机符合线性操作关系,正因为如此,比起同步电机或异步电机来说,更容易发挥它的特性。

  直流电机的形成:定子由金属架和一个或多个磁铁组成,磁铁在定子内部产生永久磁场。定子的后面是碳刷座和碳刷片,提供与转子的电气连接。转子由金属架组成,金属架包裹线圈,线圈在转子后面的换向器上互连。 操作原理:无论转子线圈有多复杂,一旦通电,它就像一个铁磁柱体, 磁力线环绕着它。磁力线实际上是位于转子每个凹槽中的线束,转子一旦通电,相当于一个电磁铁,磁场沿着穿过它的电流的轴向分离磁力线。

  所以电机由固定的永久磁铁(定子)一个转动的磁铁(转子)和金属外壳组成,形成电机体。(图一) 根据异极相吸,(图二) 同极相斥的原理,扭矩作用到转子上使其转动。当转子磁极的轴向与定子磁极的轴向垂直正交时,扭矩最大,一旦转子开始转动,固定碳刷轮流与换向器保持接触或中断接触。转子线圈按转子转动的方式通电和断电,转子新产生的磁极的轴向,总是和定子磁极的轴向垂直正交,因为这是由换向器决定的。无论转子在什么位置,都按固定方式运转。通过增加换向器的数目来减少合成扭矩的脉动,可使转子更加平滑地转动。反接电机的电源,转子线圈中电流产生的磁极N极和S极都将反转,作用于转子上的扭矩也反向,从而电机改变转动方向,根据其固有特性,DC电机是一种可反向转动的电机。

  扭矩和转速电机产生扭矩,其转速与它相互影响。这是电机的基本特性,转速与扭矩呈线性关系,这常用作计算机的穿戴转速和起动扭矩(图一)电机输出功率的曲线可从扭矩和转速曲线中推导出。(图二) 扭矩-转速和输出功率曲线取决于电机供电电压。电机的供电电压允许在20℃环境条件中在额定操作条件下连续运行。 可以提供电机不同的电压(通常在推荐电压的减50%到加100%之间),假如电压低于推荐电压,电机的功率刚降低。假如电压高于推荐电压,电机的输出功率变高,但很容易发热。(建议间断操作)电压在-25%到+50%之间不断变化,新的扭矩-转速曲线关系,平行于以前的一个。起动扭矩和空载转速与供电电压变化的百分率相同。最大输出功率乘以(1+η%)2。例如:电压增加 20%

→起始扭矩增加 20% (X1.2)

→空载转速增加 20% (X1.2)

→输出功率增加 44% (X1.44)

  

     ●扭矩和供电电流

  这是电机的第二个重要特性,电流和电机扭矩呈线性关系,用来计算空载电流和转子静止时的电流(起动电流)。关系图中并未随着电机供电电压而变化。曲线终点的延长线和扭矩,起始电流相一致,曲线的斜率被称作电机的扭矩常数。

 

流相一致,曲线的斜率被称作电机的扭矩常数。

扭矩常数如下:C=Kc(I-Io)    转动摩擦系数是:Kc. Io    扭矩可表达如下:C=Kc. I-Cf   Cf=Kc. Io

Kc = 扭矩常数 (N.m/A)    C = 扭矩 (N.m)

Cd= 起始扭矩(N.m)        Cf = 转动摩擦扭矩 (N.m)

I = 电流(A)              Io = 空载电流(A)          Id = 起动电流(A)

扭矩-电流,扭矩-转速曲线用于确定输入功率和电机转速的函数关系。

  效率

  电机的效率等于机械输出功率除以电机输入功率,输出功率和输入功率随着转速的变化而变化,所以效率是电机转速的函数,给定的转速大于空载速度的50%时可获得最大效率。

   温升

  电机升温是由于吸收功率和输出功率之间的差值,差值就是能量损失,温升和实际的能量损失相关。电机产生的热量不能迅速被环境吸收(热阻),电机的热阻可通过强制对流而大大降低。

  注意

  相对于电压-扭矩-转速特性的额定操作特性,要求在20℃时连续操作。仅仅是间歇式负载可能超出这些操作条件,没有特殊说明的,在客户实际应用中必须检查所有极端的操作条件,以确保操作安全。

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