并联直流电动机的结构和工作原理

并联直流电动机的结构和工作原理
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直流分流电机的结构与任何其他直流电机相同。它包含了所有的基本部件,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

输入功率提供给电机的固定元件,即并联绕组。并联励磁绕组是在细规格导线线圈上绕几圈而成的。由于匝由细线组成,所以并联绕组的尺寸很小。与串联电动机绕组中较重的线规不同,这种电动机中的并联绕组不能携带很高的电流。

转子/电枢

电枢,通常称为“转子”,处理轴负载。它有更粗的线,所以它可以支持更大的电流。在电机启动或电机以较低速度运行时,大电流通过电枢。随着电机转速的增加,电枢产生反电磁力,与电枢内的电流相反。

换向器

换向器和电刷装置提供从静态场绕组到转子的电流。机器中的转矩是由绕组和电枢的磁场相互作用产生的。

操作原理

当给并联直流电机供电时,由于并联绕组的电阻很大,所以它的电流很小。并联绕组较高的匝数有助于产生强磁场。电枢吸收大电流,因此也产生了强磁场。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,旋转转矩会增大,从而导致电机转速增大。

并联直流电动机有一个控制其速度的反馈机制。当电枢在磁场中旋转时,就会产生电流。该电动势产生在一个相反的方向,从而限制电枢电流。因此通过电枢的电流减少,电机的速度是自我调节的。由于其细线结构,并联绕组不能像串联电机那样在启动时承受大电流,因此并联电机用于处理初始只需要低转矩的小轴负载。

电动机转速

在串联电动机中,速度完全取决于轴负载。在串联电动机中,负载与电枢的转速成反比。如果负载高,电枢将以低速旋转。如果负载较小,电枢速度将增加。电枢的速度为无穷大或无负载不受控制。

与串联电动机不同,并联电动机的速度与轴负载无关。随着电机负载的增加,电机的电机转速瞬间减速。放慢速度可以减少背部EMF,进而增加电枢支路电流。这就导致了电机转速的增加。另一方面,如果负载降低,则电机转速会瞬间上升。这反过来会增加反电动势,从而减少电流到电机。渐渐地,马达会放慢速度。因此,直流并联电机能够保持恒定的速度,而不考虑负载的变化。由于这一特点,该电机用于汽车和工业目的,电机速度的精度是必需的。

电机转速控制

一个可以控制直流分流电机的速度有两种方式:

  • 通过改变提供给转子的电流
  • 通过改变供给定子的电流

由于转子和定子周围的电压是相同的,可以通过控制通过定子或转子的电流来控制电机的速度。通过定子和转子支路的电流可以通过改变它们的电阻或使用a来控制可控硅整流器.在并联绕组和电枢支路中串联放置变阻器可以增加电阻。由于电枢处理的电流比磁场绕组大得多,因此电枢支路控制电流的变阻器是相当大的。这就是为什么在磁场绕组中有电流控制变阻器通常是首选的。

并联磁场电流可使电机转速变化10-20%。当通过并联绕组的电流增加时,转子的速度增加,从而产生更高的反电动势以维持电枢电流的等效减小。相反,通过减少通过并联绕组的电流,可以降低电机的速度。

当电机在低于额定电压的电压下运行时,并联直流电动机的速度也会下降,但这使其效率低下,容易过载和过热。一般来说,电机有一个指定的额定转速(RPM)和额定电压。当并联直流电动机低于其满电压时,其转矩降低。由于这些原因,建议不要在低于规定的额定电压下操作电机。

参考文献