直流发电机

本文概述

• 电机的基本结构
• 直流发电机构造
• 磁场系统
• 衔铁
• 换向器和电刷
• 直流电机电枢的等效电路

电机的基本结构

旋转机器具有定子和转子两部分。定子不移动, 它是机器的外部框架, 而转子是可移动的, 是机器的内部。这些由铁磁材料制成。在定子的内边缘和转子的外周上切出槽。导体放在这些插槽上。这些导体被连接以形成绕组, 并且在这些绕组中感应出电压, 这些被称为电枢绕组。产生主磁通的绕组称为励磁绕组。永磁体还可用于在某些机器中产生主磁通。

直流电机主要分为两种类型：直流发电机和直流电动机。将机械能转换为电能的装置称为直流发电机, 而将电能转换为机械能的装置称为直流电动机。

直流发电机构造

直流发电机主要包括三个主要部分：

1. 磁场系统。
2. 衔铁。
3. 换向器和电刷装置。

磁场系统

机器产生主要磁通量的固定部分称为磁场系统。它的外框是叉架, 由铸钢或轧制钢的空心圆柱体制成。直流发电机的磁轭用偶数个极芯螺栓固定。轭具有以下两个目的：

• 它充当极芯的支撑和保护器。
• 它用于形成磁路的一部分。

由于极点指向内部, 因此称为凸极。每个极芯具有一个具有弯曲表面的极靴。极靴有两个作用：

• 它支持励磁线圈。
• 它增加了磁路的横截面积并减小了其磁阻。

电极被层叠以减少涡流损耗。

衔铁

电枢是直流电机的旋转部分。它由轴组成, 在该轴上安装有叠片圆柱（电枢铁芯）。叠片的目的是减少涡流损耗, 并将绝缘导体放入电枢铁芯的槽中, 称为电枢绕组。电枢中使用的两种类型的绕组是-波和搭接。

换向器和电刷

换向器由大量由硬拉铜制成的楔形部分组成。这些线段借助其云母片彼此绝缘。它呈光滑的圆柱形状, 在其上方提供碳刷, 碳刷位于圆柱的圆形表面的刚好接触的位置。

换向器和电枢位于同一轴上。如果在有磁场的情况下向机器提供机械动力, 则会在电枢导体中产生a.c.m.f, 然后通过碳刷将其收集起来, 并称该机器以发电模式运行。换向器的功能是将所有负半周期转换为正周期, 并将纹波平滑成输出电压。另一方面, 当电枢通过换向器中的碳刷连接到直流电源时, 会产生转矩并作用在电枢的每个导体上, 并且机器开始作为电动机工作。因此, 可以说碳刷与换向器一起充当机械整流器或逆变器。

直流电机电枢的等效电路

等效电路用于表示直流发电机的电枢。它可以由三个串联的元素E, Ra和Vb表示。元素E是产生的电压, Ra是电枢电阻, Vb是电刷接触电压降。直流发电机, 直流电动机的电枢的等效电路如下所示。如果是直流电动机, 则E为反电动势。

图：（a）直流发电机的电枢等效电路（b）直流电动机的等效电路