直流有刷馬達

直流有刷馬達是內部有整流子(換相器)的电动机,可以由直流電供電運動。直流有刷馬達是早期商品化的重要電器設備,因為可以將電能轉換為動能,所需的直流電源已當時普遍使用在商用及工業大樓中。直流有刷馬達可以用調整工作電壓或是磁場強度的作法來改變其轉速。依照磁場繞組供電方式的不同,直流有刷馬達的速度轉矩特性可以調整為定速度特性,或是速度和負載成反比的模式。直流有刷馬達仍使用在電力推進系統、吊車、造紙機及軋鋼廠中。由於直流有刷馬達中的電刷會磨損,需要定期保養更換,隨著电力电子学的發展,直流無刷電動機已在許多應用中取代了直流有刷馬達。

结构

直流有刷馬達的基本構造包括「电枢」、「場磁鐵」、「集電環」、「電刷」。

  1. 電樞:可以繞軸心轉動的軟鐵芯纏繞多圈線圈。
  2. 場磁鐵:產生磁場的強力永久磁鐵電磁鐵
  3. 集電環:線圈約兩端接至兩片半圓形的集電環,隨線圈轉動,可供改變電流方向的變向器。每轉動半圈(180度),線圈上的電流方向就改變一次。
  4. 電刷:通常使用製成,集電環接觸固定位置的電刷,用以接至電源。

原理

激(励)磁方式

  • 直流他激(励)电动机:励磁绕组与电枢没有电的联系,励磁电路是由另外直流电源供给的,因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。
  • 直流并激(励)电动机:并励绕组两端电压就是电枢两端电压,但是励磁绕组用细导线绕成,其匝数很多,因此具有较大的电阻,使得通过他的励磁电流较小。
  • 直流串激(励)电动机:励磁绕组是和电枢串联的,所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降,励磁绕组的电阻越小越好,所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成,其匝数较少。
  • 直流复励电动机:电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。
  • 直流永磁电动机:磁通由永久磁铁产生。多见于小型机械,如航模、儿童电动玩具、小型机器人等。

接線方式

直流電機(發電機及電動機)的自激磁系統有三種接線方式,分別是並激式、串激式和複激式。

另外,有他勵式,勵磁系統由獨立電源供應電力。特性與並激式相同。

並激式

激磁系統及電樞並聯接駁到直流電源。負載增加時,扭力增加,轉速不太受影響。

串激式

串激式電動機,負載增大時,扭力增大但轉速減慢。

串激式直流電動機即是通用電動機,可用於交流電。但受到電抗影響,扭力和轉速會較用直流電時低。

複激式

具有並激式和串激式的特性,大起動扭力及較穩定轉速。

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