如果电枢线圈中的电流方向或磁极可以适时地改变,那么,电枢将朝着一个方向旋转。但实际上,直流电动机内部的磁极和电枢线圈中的电流都不能改变方向,因此在直流电动机中也要加入换向器和电刷。当电枢线圈位于如图4.3-5(a)所示的位置时,电流将从直流电源的正极流到电刷,再流到换向器的整流片a,通过线圈回路流到换向器的整流片b,然后到负电刷,最后回到直流电源的负极。此时,电枢转矩达到最大值,转矩电刷无转矩直流电动机基本原理.

当线圈转过90°到达图4.3-5(b)所示的位置时,换向器的弓形整流片a和b不再与直流电源电路接触,此时没有电流流过线圈。在这个位置上,转矩达到了最小值,因为此时线圈周围的磁力线分布是均匀的,线圈不受力。然而,线圈的惯性使其越过这一位置,并使弓形整流片再次与电刷接触,电流再次流进线圈g尽管这时电流通过弓形整流片b流人,且通过弓形整流片a流出,然而由于弓形整流片a和b的位置也已经反过来了,电流的作用和以前一样,所以转矩方向不变,线圈继续逆时针旋转。当线圈通过图4.3-5(c)所示位置时,转矩再次达到最大值。线圈继续转动,使它再次转到最小转矩位置,如图4.3-5(d)所示。在这个位置上,线圈中没有电流流动。但是,惯性再一次使线圈越过这一位置,使正电刷接整流片a,负电刷接整流片b。可见:加入换向器和电刷解决了电枢线圈中电流的换向问题。

从上述分析中.我们可以发现:在只有单个电枢线圈的电动机中,由于存在两个实际上根本没有转矩的位置,转矩是不连续的。为了克服这个缺点,实际直流电动机的电枢上装有许多线圈t这些绕组是这样布置的:在电枢旋转的任何位置.都有靠近磁极的线圈。这就联接到28v电源两端时,通过电枢的电流应该为ja=20a,这一答案是否正确呢?

显然,这么大的电枢电流值不仅是不实际的,而且也是不合理的。这是因为在电动机运转过程中,流过电枢的电流是由多种因素决定的,而不是由欧姆定律中的电阻一个因素所决定的。

当电动机电枢在磁场中转动时,电枢导体中产生了反电动势。它与由外加电压的方向相反。反电动势抵消了的电流过电枢的电随着反电动势的增加而减小。电枢转动越快,反电动势越大c基于这个道理,在启动时,电动机的电枢电流相当大,但随着电枢转速的,电枢电在额定转速下,反电动势可能仅比外加直流电压低几伏。因此,电枢电流并不大。

电动机中的电枢反应,发电机电枢电流与感应电动势的方向一致,而电动机电枢电流与反电动势的方向则相反。假设电动机励磁磁场与发电机励磁磁场的极性相同,如图4.3o8(a)所示。由于电枢旋转的方向相同,因此,电动机电枢磁通与发电机电枢磁通方向相反,如图4,3-8(b)所示。在电动机中,合成磁通的中性线沿与电枢转向相反的方向旋转一定的角度,磁场分布被扭曲变形,如图4.3-8(c)所示。而在发电机中,合成磁通的中性线沿与电枢转向相同的方向旋转一定的角度,磁场分布也被扭曲变形。注意:电动机内的合成磁场在超前极尖处强,滞后极尖处弱。这一变化引起电气中性面后移到a′b′。为了在没有换向极的电动机内建立良好的换向,将电刷从机械中性面ab移动到a′b′是非常必要的。

在电动机中,解决电枢反应的方法与发电机相同,那就是:增加补偿绕组和采用换向极等。每种方法产生的作用与发电机中的基本相同,只是作用方向与在发电机中的相反。例如在电动机内可以采用换向极补偿电枢反应产生的影响,如图4,3-9所示。在发电机中,换向极的极性与电枢旋转方向上相邻主磁极的极性相同,而在电动机中,换向极的极性与电枢旋转方向上相邻主磁极的极性相反,这样就可以抵消电动机电枢反应的影响。

直流电动机的转矩,电枢转矩等于电枢表面的作用力f与到电枢转轴中心的垂直距离r的乘积。下面推导计算转矩的公式。

我们已经知道,通电导体在磁场中受力的公式为:f=bⅡ,而转矩两根导线的转矩,在上述表达式中而,因此,计算转矩的公式可以写成:rl=fr=biirr,ui=2r1=2bljr2lr=a,a为线圈所围成的面积b・a 实际上就是磁通Φ.

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