但由于相对于铜体积较大、机械强度较低、焊接困难,所以在 电动机中尚不能普遍采用。小型异形电动机的转子绕组常用铝 糢浇铸。如果将铝线经过适当的化学处理,使它表面上形成一 层氧化膜作为绝缘,有时也可用它绕制电动机的定子绕组。 黄铜、青铜和钢都可以作为电动机滑环的材料。 碳也是应用于电动机的一种导电材料。电刷可用石墨或电 化石墨制成。为了降低电刷与金属导体之间的接触电阻,某些 牌号的电刷还含有一定的铜成份。碳刷的接触电阻并不是常数, 而是随着电流密度的增加而减小。每对电刷的接触电压降,对 各种不同电刷的牌号而略有不同。 钢铁是唯一的导磁材料。铸铁因导磁性能较差,应用较少, 仅用于截面积较大、形状较复杂的结构部件。各种成份的铸钢 的导磁性能较好,应用亦较广。特性较好的铸钢为合金钢,如 镍钢、镍铬钢,但价格较贵。整块的钢材仅能用以传导不随时 间变化的磁通。 如果磁通是交变的,为了减小铁心中的涡流损耗,导磁材 料普遍采用硅钢片,由于它含有少量的硅,因此有较高的电阻, 同时又有良好的磁性能。牌号不同的硅钢片含硅量也不同, 般含硅量在0.8%~4.8%之间。含硅量越高则电阻率越高,但 导磁性能却略有下降。电动机用的硅钢片标准厚度通常为 0.5mm。 导体与导体之间,导体与铁壳或铁心间,都必须用绝缘材 料隔开。绝缘材料的种类很多,可分为天然与人造、有机与无 机,有时也用不同绝缘材料的各种人工组合。绝缘材料的寿命 与它的工作温度有密切关系。在热长期作用下,绝缘材料会逐 渐老化,逐渐失去它的杋械强度和绝缘性能。为了保证电动机 能在足够长的年限内可靠的运行(例如20年),对各种绝缘材 4
料都规定了极限容许温度。据此绝缘材料分为下列七个等级。 绝缘级别 E H 板限容许 20 130 155 18018。以上 温度(C 上列绝缘级别的符号及其极限容许温度是国际电工技术协 会规定的。 Y级绝缘为未用油漆处理过的纤维材料及其制品,如棉纱 棉布、天然丝、纸及其它类似的材料。此种绝缘耐热能力较低, 在电动机上已不使用。 A级绝缘为经过油或油树脂处理过的棉纱、棉布、天然丝、 纸及其它类似的有机物质整个绕组可先用油或油树脂漫透,再 在电烘箱中烘干,此种工艺称为没渍。纡维间所含的气泡或潮 气,经过烘热后逸出,油或油树脂即行填充原来的空隙。因为 油类物质的介质常数较大,Δ级绝缘能力较Y级绝缘要强。普 通漆包线的漆膜也属于A级绝缘。在早期的中小型电动机中,A 级绝缘应用最广。60年代后,由于绝缘材料工业的发展,中小 型电动机已采用E级和B级绝缘 E级绝缘包括有各种有机合成树脂所制成的绝缘膜,如酚 醛树脂、环氧树脂、聚脂薄膜等。 B级绝缘包括用无机物质如云母、石棉、玻璃丝和有机粘合 物,以及以A级绝缘为衬底的云母纸、石棉板、玻璃漆布等,B 级绝缘在大中型电动机中采用较广。 F级绝缘是耐热有机漆(如聚脂漆)粘合的无机物质,如云 母、石棉、玻璃丝等。 H级绝缘包括耐热硅有机树脂、硅有机漆,以及用它们作 为粘合物的无机绝缘材料,如硅有机云母等。H级绝缘由于价
格昂贵,仅用于对尺寸和重量限制得特别严格的电动杋。 C级绝缘包括各种无机物质,郊云母、瓷、玻璃、石英等 但不用任何有机粘合物。这类绝缘物质的耐热能力极高。它们 的物理性质使它们不适用于电动机的绕组绝缘。 为保证广大人民的生活需要,在选用绝缘材料时,应当尽 量节约棉、麻、丝、绸等人民生活物质。 电动机上有些结构部件是专为散热而设置的。旋轴电动机 的机轴上常装有风扇,借以增加空气的对流作用。 电动机上有些结构部件是专为机被支撑用的例如机座、端 盖、轴与轴承、螺杆、木块间隔等。在漏磁场附近,任何机楲 支撑,最好应用非磁性物质。例如置于槽口的楔,中小型电动 机用树脂粘合物木材或竹材
第二章直流电动机 2-1直流电动机的构造和工作原理 直流电视按照应用职能,可分为将电能转换为机械能的直 流电动机和将机械能转换为电能的直流发电机。直流电动机由 于具有良好的启动、制动和调速性能,一般用于对启动和调速 性能要求较高的场合,例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿 井卷扬机、市内电车、地铁机车等。通常使用直流电动机作为 原动机来拖动工作机械。 直流发电机则作为直流电源向负载供电。 包括直流电机在内的一切旋转电机,实际上都是依据两条 基本原理制造的。一条是:导线切割磁通产生感应电动势;另 条是:载流导体在磁场中受到电磁力的作用。因此,从结构 上看,任何电机都包括磁场部分和电路部分,任何电机都体现 着电和磁的作用。因此在这一节中以直流电动机为主讨论直流 电机的结构和工作原理,也就是讨论直流电动机中的“磁”和 电”如何相互作用,相互制约,以及体现两者之间相互关系的 物理量。 在直流电动机的运行中,它的性能决定于励磁方式。按照 励磁方式的不同,可将直流电动机分为以下几类: 他励电动机—电枢绕组和励磁绕组分别由直流电源供 电
并励电动机—电枢绕组和励磁绕组并联,由同一直流电 源供电。 串励电动机——电枢绕组和励磁绕组串联接于直流电源。 复励电动机一—有并励和串励两个励磁绕组;它们分别与 电枢并联和串联。 串励与并励绕组的磁势方向相同时,称为积复励;方向相 反则称为差复励。差复励电动机目前无实际用途,因为在运行 时转速可能很不稳定。 在国产22系列的某些并励电动机中,为了稳定电动机的 转速,在主磁极上还加有少量的串励绕组。但电动机以并励磁 势为主,它约占总磁势的90%左右。 、直流电动机的构 直流电动机构造复 杂,消耗有色金属较多图 2-1是它的外形图。 直流电动机的所有部 件可以分为固定和转动的 两大部分。固定不动的部 分叫做定子,包括机座、端 图2122型直流电动机的外形图盖、主磁极、换向极和电 刷装置等部件;转动部分即转子(多称电枢),包括电枢铁心 电枢绕组、换向器、风扇和转轴等部件。定子与转子之间是空 气隙,它是电动机磁路的一部分。由主磁极所建立的磁场的磁 感应强度在空气隙中按一定的形状分布。气隙虽然很窄,但是 它的大小和形状对电动机运行性能却有很大影响。一般中小型 电动机的空气隙为0.7~5mm,大型电动机为5~10mm左右