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电机制造业并联直流电机的结构和工作原理

发布时间:2025/1/15 12:29:20   
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在串联直流电动机中,电枢绕组和励磁绕组串联,通过它们的电流相等,由于直流并联电动机的电枢绕组和励磁绕组并联。并联电动机中的电流被分成两部分:通过电枢的电流和通过励磁绕组的电流,总电流是这两部分的总和。直流并联电动机的结构与直流电动机相同,它包含所有基本部件,包括定子(磁场绕组)、转子(也称为电枢)和换向器。

定子/并联绕组

输入电源提供给电动机的固定元件,即并联绕组,并励绕组由线圈上的几匝绕组组成,由于匝数由较细的线组成,并联绕组的尺寸相当小。与串联电动机绕组中线径不同,该电机中的并联绕组不能承载非常大的电流。

转子/电枢

电枢,通常称为“转子”,处理轴负载,它有一个较粗的线径,可以支持更高的电流。在电机起动或低速运转时,高电流通过电枢。随着电机转速的增加,电枢产生反电磁力,反作用于电枢中的电流。

换向器

换向器和电刷等装置提供从静态磁场绕组到转子的电流,电机中的转矩是由绕组和电枢的磁场相互作用产生的。

工作原理

当电压提供给并联直流电动机时,由于并联绕组的高电阻,它会产生很低的电流,并联绕组的高匝数有助于产生强磁场。电枢吸取大电流,从而产生高磁场。当电枢和并联绕组的磁场相互作用时,电机开始旋转。随着磁场的增强,旋转力矩增大,从而导致电机转速的提高。

并联直流电动机有一个控制速度的反馈机制,当电枢在磁场中旋转时,会产生电流。这个电动势产生的方向相反,从而限制电枢电流。因此,通过电枢的电流减少,电机的速度也可以自我调节。并联绕组由于其细线结构,不能像串联电动机那样承受起动时的大电流,因此并联电动机用于处理最初只需要低转矩的小轴负载。

电机转速

在串联电动机中,转速完全取决于轴负载,在串联电动机中,负载与电枢转速成反比。如果负载高,电枢将以低速旋转。如果负载较低,电枢转速将增加。电枢的速度是无穷大的,或在空载时不受控制。

与串联电动机不同,并联电动机的转速与轴负载无关,随着电机负载的增加,电机的速度会瞬间减慢。减慢速度会降低反电动势,从而增加电枢支路中的电流,这会导致马达转速增加。另一方面,如果负载降低,则电机转速会瞬间上升,这反过来又会增加反电动势,从而减少流向电机的电流。渐渐地,马达会减速。因此,直流并联电动机能够保持恒定速度,而不受负载变化的影响。由于这一特点,该电机用于汽车和工业用途,需要精确的电机转速。

电机速度控制

可以通过两种方式控制直流并联电动机的速度:

通过改变供给转子的电流

通过改变提供给定子的电流

由于转子和定子周围的电压相同,电机的速度可以通过控制通过定子或转子的电流来控制,改变其电阻一般使用可控硅来控制。并联绕组和电枢支路的电阻可以通过串联变阻器来增加或减小,由于电枢处理的电流远高于磁场绕组,因此电枢支路中控制电流的变阻器相当大,这就是在磁场绕组中首选电流控制变阻器的原因。

并励磁场电流可以使电动机的转速改变10-20%,随着通过并联绕组的电流的增加,转子的转速增加,从而产生更高的反电势,以保持电枢电流的等效减小。相反,通过减小通过并联绕组的电流,可以降低电机的转速。

当并联直流电动机在低于额定电压的电压下运行时,其转速也会降低,但这会使并联直流电动机效率低下,并有过载和过热的趋势。一般来说,电动机具有以转速和额定电压为单位的额定转速。当并联直流电动机低于其全电压时,其转矩减小,因此,建议不要在低于规定额定电压的情况下操作电机。

结论

由于直流并联电动机具有自动调速能力,因此非常适合需要精确调速的应用场合,它们不能产生高起动转矩,因此起动时的负载必须很小。符合这些标准且适用于直流并联电动机的应用包括机床(如车床和磨床)和工业设备(如风扇和压缩机)、离心泵、升降机、织机、车床、鼓风机、风机、输送机、纺纱机等。



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