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什么是绕线磁场电机以及它们应用在哪儿?

什么是绕线磁场电机以及它们应用在哪儿?

【摘要】:
碳刷直流电机一般有两种类型,其依赖于定子的结构:永磁或者绕线磁场。两种电机类型使用电流与绕组来在转子中产生磁场。

  碳刷直流电机一般有两种类型,其依赖于定子的结构:永磁或者绕线磁场。两种电机类型使用电流与绕组来在转子中产生磁场。但是,它们的不同之处是在于定子磁场的产生方式是不同的:通过定子内部的永磁或者电磁绕组。

 

  绕线磁场电机能够被进一步规范化为电枢(转子)与磁场(定子)绕组是如何进行连接的:串绕,分路绕,或者复合绕。在三种绕线磁场电机设计中,虽然性能特征是非常不同的,但是相比于永磁类型,这些电机有更高的扭矩与速度能力。

 

  串励直流电机

 

  当电枢绕组与磁场绕组是串联的,电机被称为“串绕”直流电机。串行连接意味整合通过电枢与磁场绕组的电流是相等的(Itotal= Ia= If),这个允许电机能够吸收更大的电流总量。并且对于串绕电机,扭矩是与电流的平方呈正比的。因此,这些电机是能够产生非常高的扭矩,尤其是在启动的时候。

 

  另一方面,串励电机对于速度控制而言,是非常不好的。原因是在于:随着电机带有了负载,它的速度减少了,这个造成了反电动势的减少并且净电压的增加。这个增加的电压引起电枢电流以及磁场电流的增加。但是,电流最终变得足够高,而导致磁场饱和。在电枢与定子间的磁通将会在比电流增加慢的速率情况下增加。因此,电机是不能够产生足够多的扭矩来使速度回到它的预加载值上。

 

  直流电机的电压等式:

 

  Enet = E – Eb

 

  Enet = 净电压

 

  E = 供电电压

 

  Eb = 反电动势电压

 

  基于这些特征-高启动扭矩但是不好的速度控制-串励电机作为一个启动电机是使用在带有高惯性负载下的大型设备之中的,例如起重机与电机。他们也能够在那些只需要粗速度控制的消费者产品发现,例如搅拌机与手动工具。

 

直流电机

  并励直流电机

 

  当电枢与磁场绕组是平行连接的时候,电机就被称为并励直流电机。(在电学术语之中,一个平行的电路也被称为分流电路)。绕组间的平行连接意味着多提供给电机的电流被分为电枢与磁场(Itotal= Ia+ If)。这个并联绕组有一个高的阻抗,阻止了它们在启动的时候活得高电流。但是,不像串联电机,并联电机提供了非常好的速度控制。

 

  在并联电机上增加负载的初始效果是与串联绕组电机的效果是一样的:速度增加,反电动势减少,以及净电压增加。但是在一个并励直流电机中,增加的净电压会导致电枢电流的增加。在一个并励电机中,扭矩是与电枢电流成正比的,因此扭矩也增加了。这个额外的扭矩增加了电机的速度以弥补当负载被应用的时候,电机速度的下降。

 

  带有低启动扭矩与常速,并励电机使用在需要进行速度控制的领域,例如研磨机器与机床。并励电机的另一个常用方面是要求恒定张力的加工,例如打印与绕线。

 

  复励直流电机

 

  一个串联与并联设计的混合,一个复励直流电机有一个磁场绕组,其与电枢绕组是串行连接的并且另一个磁场绕组是与电枢绕组并联的。存在着多种复励直流电机的子类型,这依赖于并联磁场绕组是否仅仅与电枢绕组相连(这被称作为短并联设计),或者是否并联磁场绕组连接在电枢与磁场绕组的串联组合上(这被称为长并联设计)。

 

  在短并联设计之中,如果并联磁场的极性与串联磁场以及电枢的极性相匹配的话,它被称为一种累加的复励直流电机并且具备串励电机与并励电机的共同特征:高启动扭矩以及好的速度控制。相反,并联磁场的极性是相反的,它被认为是一个差动复励电机。

 

  累积型复励电机使用在多个应用之中,从传送带到球磨机等重型设备之中。差动复励电机有很少的实际应用,当负载减少的时候,它们往往过速。当负载增加的时候,它们的速度下降非常快。

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