US560-02,調速器

 

直流電機

　　定義輸出或輸入為直流電能的旋轉電機，稱為直流電機，它是能實現直流電能和機械能互相轉換

的電機。當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉換為機械能；作發電機運行時是直流發電機，

將機械能轉換為電能。
直流電機的結構
　　由直流電動機和發電機工作原理示意圖可以看到，直流電機的結構應由定子和轉子兩大部分組成

。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產生磁場，由機座、主磁極、換向極

、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電

動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向

器和風扇等組成。
1.定子
（1）主磁極
主磁極的作用是產生氣隙磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成。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，上面套勵磁繞組的部分稱為極身，下面

擴寬的部分稱為極靴，極靴寬于極身，既可以調整氣隙中磁場的分布，又便于固定勵磁繞組。勵磁繞

組用絕緣銅線繞制而成，套在主磁極鐵心上。整個主磁極用螺釘固定在機座上，
　　1—換向器 2—電刷裝置 3—機座 4—主磁極 5—換向極
　　6—端蓋 7—風扇 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，減小電機運行時電刷與換向器之間可能產生的換向火花，一般裝在兩

個相鄰主磁極之間，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線繞制而成，

套在換向極鐵心上，換向極的數目與主磁極相等。
（3）機座
　　電機定子的外殼稱為機座，見圖8.4中的3。機座的作用有兩個：一是用來固定主磁極、換圖8.5

主磁極的結構
　　向極和端蓋，并起整個電機的支撐和固定作用； 1—主磁極 2—勵磁繞組 3—機座
　　二是機座本身也是磁路的一部分，借以構成磁極之間磁的通路，磁通通過的部分稱為磁軛。為保

證機座具有足夠的機械強度和良好的導磁性能，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，用彈簧壓緊，使電刷與換向器之間有良好的滑動接觸，刷握固定

在刷桿上，刷桿裝在圓環形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內蓋上，圓周位

置可以調整，調好以后加以固定。

　　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. 轉子(電樞)
（1）電樞鐵心
　　電樞鐵心是主磁路的主要部分，同時用以嵌放電樞繞組。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)，以降低電機運行時電樞鐵心中產生的渦流損耗

和磁滯損耗。疊成的鐵心固定在轉軸或轉子支架上。鐵心的外圓開有電樞槽，槽內嵌放電樞繞組。

（2）電樞繞組
　　電樞繞組的作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量變換的關鍵部件，所以叫電

樞。它是由許多線圈(以下稱元件)按一定規律連接而成，線圈采用高強度漆包線或玻璃絲包扁銅線繞

成，不同線圈的線圈邊分上下兩層嵌放在電樞槽中，線圈與鐵心之間以及上、下兩層線圈邊之間都必

須妥善絕緣。為防止離心力將線圈邊甩出槽外，槽口用槽楔固定，如圖8.9所示。線圈伸出槽外的端接

部分用熱固性無緯玻璃帶進行綁扎。
（3）換向器
　　在直流電動機中，換向器配以電刷，能將外加直流電源轉換為電樞線圈中的交變電流，使電磁轉

矩的方向恒定不變；在直流發電機中，換向器配以
　　電刷，能將電樞線圈中感應產生的交變電動勢轉換為正、負電刷上引出的直流電動勢。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 電樞槽的結構
　　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—線圈絕緣 3—電樞導體
　　尾形，兩端用鋼制V形套筒和V形云母環固定，再用4—層間絕緣 5—槽絕緣 6—槽底絕緣
　　螺母鎖緊。
4）轉軸
轉軸起轉子旋轉的支撐作用，需有一定的機械強度和剛度，一般用圓鋼加工而成。
圖8.10 換向器結構 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
直流電機的可逆運行原理
　　一臺直流電機原則上既可以作為電動機運行,也可以作為發電機運行,這種原理在電機理論中稱為

可逆原理。當原動機驅動電樞繞組在主磁極N、S之間旋轉時，電樞繞組上感生出電動勢，經電刷、換

向器裝置整流為直流后，引向外部負載（或電網），對外供電，此時電機作直流發電機運行。如用外

部直流電源，經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.產生的磁場互相作

用，產生轉矩，驅動轉子與連接于其上的機械負載工作，此時電機作直流電動機運行。
直流電機的分類
　　按結果主要分為直流電動機和直流發電機
　　按類型主要分為直流有刷電機和直流無刷電機
　　直流電機的勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電、產生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。根據勵磁

方式的不同，直流電機可分為下列幾種類型。
直流電機的勵磁方式
　　1．他勵直流電機
　　勵磁繞組與電樞繞組無聯接關系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電

機，接線如圖（a）所示。圖中M表示電動機，若為發電機，則用G表示。永磁直流電機也可看作他勵直

流電機。
　　2．并勵直流電機
　　并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相并聯，接線如圖（b）所示。作為并勵發電機來說，是電機

本身發出來的端電壓為勵磁繞組供電；作為并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能

上講與他勵直流電動機相同。
　　3．串勵直流電機
　　串勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組串聯后，再接于直流電源，接線如圖（c）所示。這種直流電

機的勵磁電流就是電樞電流。
　　4．復勵直流電機
　　復勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組，接線如圖（d）所示。若串勵繞組產生的磁通勢與并勵

繞組產生的磁通勢方向相同稱為積復勵。若兩個磁通勢方向相反，則稱為差復勵。
　　不同勵磁方式的直流電機有著不同的特性。一般情況直流電動機的主要勵磁方式是并勵式、串勵

式和復勵式，直流發電機的主要勵磁方式是他勵式、并勵式和和復勵式。
直流發電機
　　直流發電機是把機械能轉化為直流電能的機器。它主要作為直流電動機、電解、電鍍、電冶煉、

充電及交流發電機的勵磁等所需的直流電機。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、運行的可靠性及某些工作性能方面來看，交流電整流還不能和直流發

電機相比。
直流電機銘牌
　　國產電機型號一般采用大寫的英文的漢語拼音字母的阿拉伯數字表示，其格式為：**部分用大

寫的拼音字母表示產品代號，**部分用阿拉伯數字表示設計序號，第三部分用阿拉伯數字表示機座

代號，第四部分用阿拉伯數字表示電樞鐵心長度代號。
　　以Z2---92為例：Z表示一般用途直流電動機；2表示設計序號，**次改型設計；9表示機座序號

；2電樞鐵心長度符號。
　　**部分字符含義如下：
　　Z系列：一般用途直流電動機（如Z2 Z3 Z4 等系列）
　　ZY系列：永磁直流電機
　　ZJ系列：精密機床用直流電機
　　ZT系列：廣調速直流電動機
　　ZQ系列：直流牽引電動機
　　ZH系列：船用直流電動機
　　ZA系列：防爆**型直流電動機
　　ZKJ系列：挖掘機用直流電動機
　　ZZJ系列：冶金起重機用直流電動機

結構形式、安裝接線及注意事項:

1.控制器為塑料密封杰八吉構, 具有IP5X的防塵等級, 可用于面板嵌入式墻掛式安裝, 底部進線, 接

線如圖2(如果測速發電機為單機發電機, 只有兩個線頭, 請接插頭的第6、第7腳、空第5腳)。其外形

尺寸、安裝方式如圖3、圖4所示

2. 安裝使用前，需先用500伏的兆歐表檢查一下控制器的絕緣電阻，其電阻值應≥11兆歐, 如達不到

要求須進行干燥，干燥溫度不人得超過45℃，以免損壞內部元件。

3．在調速電機停機時，不要忘記切斷控制器電源，以免損壞電機。

JD1A-11電磁調速電動機控制器的調整與試運行：

1．  檢查另件是否有松脫現象，熔絲規格是否正確，轉速表指針是否在零位，接線是否正確。

2．  接通電動機電源，檢查旋轉方向是否與被拖機械一致。

3．  試車時，先啟動異步電機，再接通控制器電源、指示燈亮，旋動調速旋鈕，此時轉速表上讀數逐

漸上升，根據需要可將轉速調至某一數值穩定下來。

4．  轉速表指示值校正。順時針方向轉動給定電位位器RP1于位意位置，用機械轉速或其它儀表檢查

調節調速電機的實際轉速，若實際轉速與轉速表指示值不一致，調速效表電位器RP3。

5．  順時針方向轉動給定電位器RP1至*大，調節反饋電位器RP2使轉速電機銘牌所標上限轉速一致。

（一般1200轉/分~~1320轉/分）。