《汽车电学基础》-项目六 汽车直流电动机和交流发电机1

学习单元1汽车直流电动机学习目标

1.理解汽车直流电动机的结构原理2.掌握汽车直流电动机的工作原理学习项目六汽车直流电动机和交流发电机学习单元1汽车直流电动机汽车使用的直流电动机是串励直流电动机，功用是将蓄电池输入的电能转换为机械能，产生电磁转矩。直流电动机调速性能好，调速范围广，易于平滑调节，起动、制动转矩大，易于快速起动、停车，且易于控制。一般起动机均采用直流串励式电动机。“串励”是指电枢绕组与磁场绕组串联。串励直流电动机由电枢、磁极、电刷、壳体等主要部件构成，如图6-1所示。图6-1直流电动机的结构学习单元1汽车直流电动机图6-1直流电动机的结构学习单元1汽车直流电动机一、直流电动机结构1、磁极

磁极也叫定子，功用是产生磁场，由固定在机壳上磁极铁心和磁场绕组组成。铁心是用低碳钢制成马蹄形，并用螺钉固定在电动机壳体的内壁上。磁场绕组套装在铁心上。一般采用4个（2对）磁极，大功率起动机采用6个磁极。每个磁极上绕有励磁绕组，两对磁极相对交错安装在电动机定子内壳上。4个励磁线圈可互相串联后再与电枢绕组串联，也可两两串联后并联再与电枢绕组串联，如图6-2所示。学习单元1汽车直流电动机a)四个绕组相互串联(b)两个绕组串联后再并联图6-2串励起动机励磁绕组的接法学习单元1汽车直流电动机2、电枢

电枢也叫转子，功用是产生电磁转矩，由电枢轴、换向器、电枢铁心、电枢绕组组成，如图6-3所示。电枢铁心由外圆带槽相互绝缘的硅钢片叠装而成。电枢绕组一般采用较粗的矩形裸铜线绕制而成。换向器由铜质换向片和云母片叠压而成，电枢绕组各线圈的端头均焊接在换向器片上，通过换向器和电刷将蓄电池的电流传递给电枢绕组，并适时地改变电枢绕组中电流的流向。

学习单元1汽车直流电动机图6-3电枢学习单元1汽车直流电动机3、电刷架与机壳

电刷架与机壳的功用主要是将直流电引入电枢绕组，由电刷、电刷架、和电刷弹簧组成，如图6-4所示。电刷由铜粉与石墨粉压制而成，呈棕红色。刷架上装有弹性较好的盘形弹簧。电刷装在端盖上的电刷架中，电刷弹簧使电刷与换向片之间具有适当的压力以保持配合。直接固定在支架或端盖上的电刷架称为负电刷架，所安装电刷称为负电刷，负极刷架通过机壳直接搭铁；电刷架与支架或端盖之间安装有绝缘垫片的称为正电刷架，所安装电刷称为正电刷，正极刷架与端盖绝缘，正电刷与励磁绕组的末端相连。起动机机壳的中部有一个与壳体绝缘的电流输入接线柱，并在内部与励磁绕组的一端相连。学习单元1汽车直流电动机学习单元1汽车直流电动机二、直流电动机工作原理

学习单元1汽车直流电动机三、直流动机的起动、调速、反转与制动

1、直流电动机的起动①直接起动不采取任何限流措施，直接加额定电压的起动称直接起动。直接起动的优点是起动转矩很大，不需另加起动设备，操作简便。缺点是起动电流很大，一般可达额定的10~20倍。一般规定起动电流不应超过额定电流的1.5～2.5倍。起动时将起动电阻调至最大，待起动后，随着电动机转速的上升将起动电阻逐渐减小。学习单元1汽车直流电动机②降压启动

降压启动只能在电动机有专用电源时才能采用。启动时，通过降低电枢电压来达到限制启动电流的目的。为保证足够大的启动转矩，应保持磁通不变，待电动机启动后，随着转速的上升、反电动势的增加，再逐步提高其电枢电压，直至将电压恢复到额定值，电动机在全压下稳定运行。降压启动虽然需要专用电源，设备投资大，但它启动电流小，升速平滑，并且启动过程中能量消耗也较少，因而得到广泛应用。学习单元1汽车直流电动机③电枢回路串电阻起动为了在限定的电流Ist下获得较大的起动转矩Tst，应该使磁通Φ尽可能大些，因此起动时串联在励磁回路的电阻应全部切除。有了一定的转速后，电动势不再为0，电流Ist会逐步减小，转矩Tst也会逐步减小。为了在起动过程中始终保持足够大的起动转矩，一般将起动器设计为多级，随着转速的增大，串在电枢回路的起动电阻Rst逐级切除，进入稳态后全部切除。起动电阻Rst一般设计为短时运行方式，不容许长时间通过较大的电流。学习单元1汽车直流电动机2、直流电动机的调速直流电动机拖动一定的负载运行，其转速由工作点决定。如果调节某些参数，则可以改变转速。其实质上都是改变了电动机的机械特性，使之与负载机械特性的交点改变，达到调速的目的。直流电动机的调速方式有电枢串电阻调速、改变电枢电源电压调速等。学习单元1汽车直流电动机①电枢串电阻调速电枢串电阻调速，调节电阻增大时，电动机机械特性的斜率增大，与负载机械特性的交点也会改变，达到调速目的。优点是备简单、操作简单；缺点是只能降速，低转速时变化率较大，电枢电流较大，不易连续调速，有损耗。②改变电枢电源电压调速因为提高电动机电枢端电压受到绕组绝缘耐压的限制，所以，根据规定电枢电压只容许比额定电压提高30%，学习单元1汽车直流电动机实际上改变改变电枢电源电压应用在降压的方向，即从额定转速向下调速。降低电枢电压时，电动机机械特性平行下移。负载不变时，交点也下移，速度也随之改变。改变电枢电源电压调速的优点是调速后，转速稳定性不变、无级、平滑、损耗小。缺点是只能下调，且专门设备，成本大。学习单元1汽车直流电动机3、直流电动机的反转在有些电力拖动设备中，由于生产的需要，常常需要改变电动机的转向。直流电动机的反转方法有两种，改变磁通(Φ)的方向和改变电枢电流的方向。由于磁滞及励磁回路电感等原因，反向磁场的建立过程缓慢，反转过程不能很快实现，故一般多采用后一种方法学习单元1汽车直流电动机4、直流电动机的制动直流电动机的制动也有能耗制动、反接制动和发电反馈制动3种。能耗制动是在停机时将电枢绕组接线端从电源上断开后立即与一个制动电阻短接，由于惯性，短接后电动机仍保持原方向旋转，电枢绕组中的感应电动势仍存在并