KZD-01，直流電機(jī)調(diào)速器



定義

　　定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱(chēng)為直流電機(jī)，它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。當(dāng)它作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)

　　由直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)工作原理示意圖可以看到，直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱(chēng)為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱(chēng)為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱(chēng)為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。
1.定子
（1）主磁極

主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)。主磁極由主磁極鐵心和勵(lì)磁繞組兩部分組成。鐵心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅鋼板沖片疊壓鉚緊而成，分為極身和極靴兩部分，上面套勵(lì)磁繞組的部分稱(chēng)為極身，下面擴(kuò)寬的部分稱(chēng)為極靴，極靴寬于極身，既可以調(diào)整氣隙中磁場(chǎng)的分布，又便于固定勵(lì)磁繞組。勵(lì)磁繞組用絕緣銅線(xiàn)繞制而成，套在主磁極鐵心上。整個(gè)主磁極用螺釘固定在機(jī)座上，
　　1—換向器 2—電刷裝置 3—機(jī)座 4—主磁極 5—換向極
　　6—端蓋 7—風(fēng)扇 8—電樞繞組 9—電樞鐵心
2）換向極
　　換向極的作用是改善換向，減小電機(jī)運(yùn)行時(shí)電刷與換向器之間可能產(chǎn)生的換向火花，一般裝在兩個(gè)相鄰主磁極之間，由換向極鐵心和換向極繞組組成，如8.6所示。換向極繞組用絕緣導(dǎo)線(xiàn)繞制而成，套在換向極鐵心上，換向極的數(shù)目與主磁極相等。
（3）機(jī)座
　　電機(jī)定子的外殼稱(chēng)為機(jī)座，見(jiàn)圖8.4中的3。機(jī)座的作用有兩個(gè)：一是用來(lái)固定主磁極、換圖8.5 主磁極的結(jié)構(gòu)
　　向極和端蓋，并起整個(gè)電機(jī)的支撐和固定作用； 1—主磁極 2—勵(lì)磁繞組 3—機(jī)座
　　二是機(jī)座本身也是磁路的一部分，借以構(gòu)成磁極之間磁的通路，磁通通過(guò)的部分稱(chēng)為磁軛。為保證機(jī)座具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的導(dǎo)磁性能，一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。
4）電刷裝置
　　電刷裝置是用來(lái)引入或引出直流電壓和直流電流的，如圖8.7所示。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座等組成。電刷放在刷握內(nèi)，用彈簧壓緊，使電刷與換向器之間有良好的滑動(dòng)接觸，刷握固定在刷桿上，刷桿裝在圓環(huán)形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內(nèi)蓋上，圓周位置可以調(diào)整，調(diào)好以后加以固定。

　　圖1.6 換向極圖1.7 電刷裝置
　　1—換向極鐵心 1—刷握2—電刷
　　2—換向極繞組 3—壓緊彈簧 4—刷辮
2. 轉(zhuǎn)子(電樞)
（1）電樞鐵心
　　電樞鐵心是主磁路的主要部分，同時(shí)用以嵌放電樞繞組。一般電樞鐵心采用由0.5mm厚的硅鋼片沖制而成的沖片疊壓而成(沖片的形狀如圖8.8(a)所示)，以降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)電樞鐵心中產(chǎn)生的渦流損耗和磁滯損耗。疊成的鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。鐵心的外圓開(kāi)有電樞槽，槽內(nèi)嵌放電樞繞組。

（2）電樞繞組
　　電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量變換的關(guān)鍵部件，所以叫電樞。它是由許多線(xiàn)圈(以下稱(chēng)元件)按一定規(guī)律連接而成，線(xiàn)圈采用高強(qiáng)度漆包線(xiàn)或玻璃絲包扁銅線(xiàn)繞成，不同線(xiàn)圈的線(xiàn)圈邊分上下兩層嵌放在電樞槽中，線(xiàn)圈與鐵心之間以及上、下兩層線(xiàn)圈邊之間都必須妥善絕緣。為防止離心力將線(xiàn)圈邊甩出槽外，槽口用槽楔固定，如圖8.9所示。線(xiàn)圈伸出槽外的端接部分用熱固性無(wú)緯玻璃帶進(jìn)行綁扎。
（3）換向器
　　在直流電動(dòng)機(jī)中，換向器配以電刷，能將外加直流電源轉(zhuǎn)換為電樞線(xiàn)圈中的交變電流，使電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變；在直流發(fā)電機(jī)中，換向器配以
　　電刷，能將電樞線(xiàn)圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為正、負(fù)電刷上引出的直流電動(dòng)勢(shì)。換向器是由許多換向片組成的圓柱體，換向片之間用云母片絕緣，換向圖8.9 電樞槽的結(jié)構(gòu)
　　片的緊固通常如圖8.10所示，換向片的下部做成鴿 1—槽楔 2—線(xiàn)圈絕緣 3—電樞導(dǎo)體
　　尾形，兩端用鋼制V形套筒和V形云母環(huán)固定，再用4—層間絕緣 5—槽絕緣 6—槽底絕緣
　　螺母鎖緊。
4）轉(zhuǎn)軸

轉(zhuǎn)軸起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的支撐作用，需有一定的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，一般用圓鋼加工而成。

圖8.10 換向器結(jié)構(gòu)圖8.11 單疊繞組元件
　　1—換向片 2—連接部分 1—首端 2—末端 3—元件邊 4—端接部分 5—換向片

直流電機(jī)的可逆運(yùn)行原理

　　一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行,這種原理在電機(jī)理論中稱(chēng)為可逆原理。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電樞繞組在主磁極N、S之間旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組上感生出電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)電刷、換向器裝置整流為直流后，引向外部負(fù)載（或電網(wǎng)），對(duì)外供電，此時(shí)電機(jī)作直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行。如用外部直流電源，經(jīng)電刷換向器裝置將直流電流引向電樞繞組，則此電流與主磁極N.S.產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子與連接于其上的機(jī)械負(fù)載工作，此時(shí)電機(jī)作直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。

直流電機(jī)的分類(lèi)

　　按結(jié)果主要分為直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)
　　按類(lèi)型主要分為直流有刷電機(jī)和直流無(wú)刷電機(jī)
　　直流電機(jī)的勵(lì)磁方式是指對(duì)勵(lì)磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵(lì)磁磁通勢(shì)而建立主磁場(chǎng)的問(wèn)題。根據(jù)勵(lì)磁方式的不同，直流電機(jī)可分為下列幾種類(lèi)型。
直流電機(jī)的勵(lì)磁方式
　　1．他勵(lì)直流電機(jī)
　　勵(lì)磁繞組與電樞繞組無(wú)聯(lián)接關(guān)系，而由其他直流電源對(duì)勵(lì)磁繞組供電的直流電機(jī)稱(chēng)為他勵(lì)直流電機(jī)，接線(xiàn)如圖（a）所示。圖中M表示電動(dòng)機(jī)，若為發(fā)電機(jī)，則用G表示。永磁直流電機(jī)也可看作他勵(lì)直流電機(jī)。
　　2．并勵(lì)直流電機(jī)
　　并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)，接線(xiàn)如圖（b）所示。作為并勵(lì)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，是電機(jī)本身發(fā)出來(lái)的端電壓為勵(lì)磁繞組供電；作為并勵(lì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，勵(lì)磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相同。
　　3．串勵(lì)直流電機(jī)
　　串勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源，接線(xiàn)如圖（c）所示。這種直流電機(jī)的勵(lì)磁電流就是電樞電流。
　　4．復(fù)勵(lì)直流電機(jī)
　　復(fù)勵(lì)直流電機(jī)有并勵(lì)和串勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組，接線(xiàn)如圖（d）所示。若串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)與并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)方向相同稱(chēng)為積復(fù)勵(lì)。若兩個(gè)磁通勢(shì)方向相反，則稱(chēng)為差復(fù)勵(lì)。
　　不同勵(lì)磁方式的直流電機(jī)有著不同的特性。一般情況直流電動(dòng)機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式是并勵(lì)式、串勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式，直流發(fā)電機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式是他勵(lì)式、并勵(lì)式和和復(fù)勵(lì)式。
直流發(fā)電機(jī)
　　直流發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能的機(jī)器。它主要作為直流電動(dòng)機(jī)、電解、電鍍、電冶煉、充電及交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁等所需的直流電機(jī)。雖然在需要直流電的地方，也用電力整流元件，把交流電變成直流電，但從使用方便、運(yùn)行的可靠性及某些工作性能方面來(lái)看，交流電整流還不能和直流發(fā)電機(jī)相比。

直流電機(jī)銘牌

　　國(guó)產(chǎn)電機(jī)型號(hào)一般采用大寫(xiě)的英文的漢語(yǔ)拼音字母的阿拉伯?dāng)?shù)字表示，其格式為：**部分用大寫(xiě)的拼音字母表示產(chǎn)品代號(hào)，**部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示設(shè)計(jì)序號(hào)，第三部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示機(jī)座代號(hào)，第四部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示電樞鐵心長(zhǎng)度代號(hào)。
　　以Z2---92為例：Z表示一般用途直流電動(dòng)機(jī)；2表示設(shè)計(jì)序號(hào)，**次改型設(shè)計(jì)；9表示機(jī)座序號(hào)；2電樞鐵心長(zhǎng)度符號(hào)。
　　**部分字符含義如下：
　　Z系列：一般用途直流電動(dòng)機(jī)（如Z2 Z3 Z4 等系列）
　　ZY系列：永磁直流電機(jī)
　　ZJ系列：精密機(jī)床用直流電機(jī)
　　ZT系列：廣調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)
　　ZQ系列：直流牽引電動(dòng)機(jī)
　　ZH系列：船用直流電動(dòng)機(jī)
　　ZA系列：防爆**型直流電動(dòng)機(jī)
　　ZKJ系列：挖掘機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)
　　ZZJ系列：冶金起重機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)