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项目二 启动系统 任务 熟悉启动系统 2.1.1 了解电动机的构造与工作原理 2.1.2 启动电动机传动装置和控制电路 2.1.3 学会检测和排除启动电动机常见故障 2.1.1了解电动机的构造与工作原理 一、理论知识 1.电动机的工作原理 直流电动机是电力启动电动机的核心，它是利用磁场的相互作用把电能转换成机械能。磁力线从磁铁的N极流到S极(图2-1)。在把通电导体放在磁场之中时，会出现两个磁场(图2-2)。在导体的左边，磁力线在相同的方向，这会加强左边的磁力线的磁通密度。由于两个磁场的相互加强，而使得产生一个强磁场。在导体右边的磁力线彼此方向相反，这产 生了一个更弱的磁场。通电导体将从强磁场向弱磁场运动(图2-3),即通电导体在磁场中做切割磁力线运动。该原理应用在直流电动机中就是通过电磁将电能转换成机械能。 2.1.1了解电动机的构造与工作原理 一个简单的电磁式启动电动机如图2 -4所示。内部的绕组称为电枢。电枢是电动机的可旋转部件，它由层状铁芯盘绕导线组成，它用于建立一个磁场。电枢在固定的外部绕组中 旋转，该外部绕组称为励磁绕组，有极靴周围盘绕的绕组(图2 -5)。励磁绕组是盘绕在铁芯周围以形成电磁场的粗铜线。极靴由高的磁场渗透率材料制成，以帮助集中和指导磁场集合中的磁力线。 当电流作用在励磁绕组和电枢时，两者都产生磁力线(图2 -6 )。磁力线在磁场中从N极流向S极。在电枢中，磁力线在绕组的一边上在一个方向环绕而在另一边上在相反方向环绕。 2.1.1了解电动机的构造与工作原理 电流流过导线会在导线绕组周围建立一个磁场，该磁场将与北部和南部磁场相互作用并在绕组上施加转向力，该力引起绕组向磁场较弱的方向转动。然而，电枢被限制在00~900范围内转动，当电枢处于极靴之间中途时，磁场彼此平衡。在磁场处于平衡处的点称为静态中立点。为了让电枢继续旋转，使用一个换向器与电枢绕组的两端接触。换向器是由位于电枢一端周围的导电片组成。电流通过接触换向器片的电刷进人和退出电枢。电刷是导电的滑动触点，通常由铜和碳组成。随着电刷从换向器的一片滑到另一片，这样会使电枢持续旋转。 2.电动机的结构 2.1.1了解电动机的构造与工作原理 直流电动机由电枢、换向器、磁极等组成。 1)电枢 电枢由彼此相临放置的若干块薄铁冲压件叠成的铁芯构成(图2 -7)。如果使用一个实铁芯，则磁场会产生涡流，在铁芯会感应出反电压，而反电压会使铁芯发热并消耗能量。通 过使用叠层结构，在铁芯中的涡电流降到最少。叠片的外径支撑着电枢绕组，绕组盘绕在铁芯周围并与整流子连接。每一块整流子片与其毗邻的片绝缘。一个典型的电枢有超过30块的整流子片。一根钢制轴穿过铁芯叠片中的中心孔，来支撑电枢。 2.1.1了解电动机的构造与工作原理 电枢有两种基本的绕组模式:叠绕组和波形绕组。在叠绕组中，绕组的两端与临近的整流子片相连(图2 -8)。在这种模式中，通过电线的电流方向相同。 在波形绕组模式中，绕组的每一端与整流子片相连，整流子片是900或180。分开的。(图2 -9)在这种模式设计中，有些绕组会在电枢旋转的特定位置处没有电流。原因是由于绕组的整流子片末端与有相同极性的电刷接触。由于其较低的电阻，波形绕组模式最为常用。 2)换向器 换向器由安装在电枢轴上的换向器和电刷组成(图2-10)。其作用是连接磁场绕组、电枢绕组和电源，并保证电磁力矩方向不变，使电动机能输出固定方向的转矩。 2.1.1了解电动机的构造与工作原理 铜制换向片内侧制成燕尾形，嵌在绝缘轴套内，片间用云母绝缘，外表面车削成圆形，片间的云母和铜片外表面等高，保证电刷磨损的粉末不致落人而造成换向片间短路。 电刷一般用含铜石墨制成。电刷通过装在刷架中并通过弹簧压上换向片，保证接触良好。生产厂家对电刷弹簧张力的大小有严格的规定，使用时应按规定调整。 3)励磁绕组 励磁绕组是由绕制在极靴周围的线带或线圈组成的电磁铁，极靴由厚铁块组成。励磁绕组被固定在启动电动机机壳内部(图2-11 (a))，大多数启动电动机使用4个励磁绕组。铁质极靴和铁质启动电动机机壳一起工作以增加和集中励磁绕组的磁场强度(图2-11 (b))。 2.1.1了解电动机的构造与工作原理 在任何一种直流电动机中，有三种把励磁绕组与电枢连接的方法:串联、并联和使用串联和并联两者的复合连接。 (1)励磁绕组与电枢的串联。大多数启动电动机的励磁绕组与电枢是串联的，即电流首先到达励磁绕组，然后在整流子和电枢绕组接触电刷的时刻到达电刷，流经电枢后，经接地电刷回到蓄电池电源(图2-12)。这种设计所有通过励磁绕组的电流也通过电枢。 串联电动机在初始启动时刻产生电动机的最大的转矩输出。随着电动机速度的增加，电动机的转矩输出会减少，这种转矩输出的减少是自感应引起