串励直流电动机工作原理Word下载.docx
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10—端盖
图2直流电动机的组成
2、
电动机的工作原理
基本工作原理:
通电导体在磁场中产生电磁力,使导体产生旋转运动,实现了电能与机械能的转变。
工作情况:
当蓄电池电流经过电刷引入电枢后,在线圈中有电流流过,方向如图所示。
根据左手定则,可以确定电磁力的方向,可见线圈在电磁力的作用下沿逆时针方向旋转。
当线圈旋转过半圈后,两个换向片更换了接触的电刷,流过线圈的电流也发生了改变,但是电磁力矩的方向没有改变,这样就保证了电机始终向一个方向旋转,如图3所示。
图3直流电动机的工作原理
3、电动机的工作特性工作特性:
直流串励式电动机的力矩M、转速n和功率P随电枢电流变化的规律,如图4所示。
图4直流电动机的特性
转矩特性:
定义:
电动机的转矩与电动机电流之间的关系。
分析:
⑴起动瞬间,制动状态,电流值最大,电枢转速为零,力矩也相应达到最大值。
且力矩与电流的平方成正比,因此力矩最大,易于发动机的起动。
这就是汽车采用直流串励式电动机的主要原因。
⑵随着转速的提高,力矩不断下降。
转速特性:
电动机的转速与电动机电流之间的关系。
⑴当电枢电流增加时,电压降IsΣR增加,在磁路未饱和时,Φ的值也增加,故n急剧下降。
⑵直流串励电动机另一特性:
重载时转速低,可保证发动机的安全起动,而在轻载时转速高,易造成飞车事故。
因此对于功率较大的电动机,不允许在轻载或空载下运行。
功率特性:
电动机的输出功率与电流之间的关系。
⑴
全制动时:
起动发动机瞬间,转速和输出功率均为零,电流最大,转矩最大;
⑵
空载时:
电流最小,转速最大,功率为零;
电枢电流在最大值一半时,功率最大。
控制装置
1、作用
起动时,控制驱动齿轮与飞轮的啮合,接通电动机的主电路。
起动后,切断电动机的主电路,使驱动齿轮与飞轮自动断开。
2、形式
电磁操纵式。
3、组成:
由吸引线圈、保持线圈、铁心等组成,如图9所示。
1—起动开关接电动机接线柱;
2—接点火线圈接线柱;
3—电磁开关接蓄电池接线柱;
4—起动开关;
5—接起动开关接线柱;
6—接触盘;
7—黄铜套筒;
8—吸引线圈;
9—固定铁心;
10—保持线圈;
11—活动铁心;
12—传动叉;
13—驱动齿轮;
14—直流电动机
图9起动机电磁开关的组成
4、
工作过程
置点火开关于起动位置,起动机继电器通电,继电器触点闭合,接通电磁开关电路;
电磁开关通电,两线圈电流方向一相同,共同产生吸力,使驱动齿轮啮合,主开关接通。
电磁开关通电后,吸引和保位线圈通电,两者流过的电流方向相同,共同产生电磁吸力,在电磁吸力的作用下,活动铁心克服回位弹簧的弹力右行,通过杠杆机构,使小齿轮开始啮入飞轮齿圈;
活动铁心继续左移时,通过推杆使接触盘右移,接通电动机主电路。
在接触盘尚未接通之前,由于吸引线圈的电流流经励磁绕组和电枢绕组,会产生一个较小的电磁转矩,使小齿轮缓慢旋转与飞轮啮合。
在小齿轮完全与飞轮啮合后,接触盘接通电动机的主电路,蓄电池的大电流流进电动机,产生正常的电磁转矩,使发动机起动。
起动机主电路通电后,主电路通电后,吸引线圈被短路,但保位线圈继续通电,产生电磁吸力,维持齿轮的啮合位置不变,起动发动机。
松开点火开关后,起动继电器断电,继电器触点断开,继电器与电磁开关之间的电路被切断。
由于磁场的磁滞性,主接触盘继续通电,电磁开关两线圈通过接触盘继续通电。
此时,两线圈所产生的磁场方向相反,互相抵消。
铁心在回位弹簧的作用下迅速回位,驱动齿轮退出啮合,接触盘回位,切断主电路,起动机停止工作。
电磁开关的工作过程如图10所示。
图10电磁开关的工作过程
解放CA1091型汽车起动系电路
1、特点:
增加了一个附加继电器,可防止起动机在发动机工作后产生误动作。
2、工作情况:
附加继电器受发电机中性点电压的控制,当发电机发电后,在中性点电压的作用下,附加继电器线圈通电,使起动机继电器线圈断电,从而防止了误动作。
1—电磁开关主接线柱;
2—吸引线圈;
3—保持线圈;
4—起动继电器触点;
5—保护继电器触点;
6—点火开关;
7—硅整流发电机;
8—电流表;
9—快速熔断片
图11解放CA1091型汽车起动系电路
作业:
画电路图说明起动机工作过程
起动机传动机构和控制机构
1、作用:
单向传递电动机的力矩,起动发动机。
在起动后自动打滑,保护起动机电枢不致产生飞车。
2、种类:
l
滚柱式单向离合器:
适用于中小型汽车;
摩擦片式单向离合器:
适用于中型汽车;
弹簧式单向离合器:
适用于大型汽车。
3、
滚柱式单向离合器
结构:
滚柱式单向离合器由驱动齿轮、十字块、滚柱和弹簧等组成。
离合器总成套装在电枢轴的花键上,可以轴向移动。
如图5所示。
工作原理:
起动时,拨叉将离合器推出,驱动齿轮与飞轮啮合,电动机通电后,带动十字块旋转。
此时十字块处于主动状态,使滚柱滚入窄端,将十字块与外壳卡紧。
起动后,飞轮齿圈带动驱动齿轮与外壳高速旋转,当转速超过十字块时,就迫使滚柱滚入宽端,各自自由滚动,起保护作用。
如图6所示。
图5滚柱式单向离合器的构造
图6滚柱式单向离合器的工作原理
摩擦片式单向离合器
摩擦片式单向离合器由内、外接合毂,主、从动摩擦片等组成。
外接合毂与小齿轮一体,套装在电动机轴上,内接合毂通过内花键与与电动机的轴接合。
从动摩擦片(青铜材料)装入外接合毂的切槽中,主动摩擦片插入内接合毂的切槽内,主、从动摩擦片相间排列。
离合器工作时,利用两者的摩擦办传递转矩,如图7所示。
1—拨叉环;
2—主动盘;
3—卡环;
4—锁圈;
5—被动盘;
6—压盘;
7—调整垫圈;
8—主动摩擦片;
9—被动摩擦片;
10—驱动齿轮轴套;
11—后端盖;
12—挡圈;
13—锥面盘;
14—半圆卡环;
15—保险弹簧垫圈;
16—承推环
图7摩擦片式单向离合器
起动时,当驱动齿轮啮入飞轮齿圈后,电动机通电旋转,内接合毂在惯性力作用下沿着螺旋花键向右移动,摩擦片被压紧而将起动机的力矩传递驱动齿轮。
当发动机的阻力矩较大时,内接合器会继续右移,增大摩擦片之间的压力,直到摩擦片之间的摩擦力足够所需的起动力矩,带动曲轴旋转,起动发动机。
起动后,驱动齿轮被飞轮齿圈带动,其转速超过电枢转速时,内接合毂沿着螺旋花键向左退出,摩擦片之间的压力消除。
驱动齿轮不会带动电枢轴旋转,起到保护作用。
5、
弹簧式单向离合器
由驱动齿轮、连接套筒和螺旋弹簧组成,连接套筒与电枢轴通过花键连接,连接套筒与驱动齿轮外面套有扭力弹簧,其两端内径较小,分别箍紧在齿轮和套筒上,如图8所示。
1—衬套;
2—起动机驱动齿轮;
3—限位套;
4—扇形套;
5—扭力弹簧;
6—护套;
7—花键套筒;
8—弹簧;
9—滑套;
10—卡簧
图8弹簧式单向离合器
起动时,电枢轴带动连接套筒旋转,扭力弹簧顺其旋转方向扭转,圈数增加,内径变小,将齿轮柄与连接套筒包紧,成为整体。
这样电动机的力矩传给驱动齿轮,带动曲轴旋转,起动发动机。
起动后,驱动齿轮转速高于电枢转速,扭力弹簧被反向扭转,内径变大,齿轮与连接套筒松脱,各自转动,起动了保护作用。
减速起动机
概述
在电动机的电枢轴和输出轴之间,设置了齿轮减速装置。
通过转矩的倍增作用,使起动机的输出特性适应发动机的起动要求。
齿轮减速比一般为3--5。
特点
增大起动机的起动转矩,提高起动性能;
减少蓄电池的耗电量,延长了使用寿命;
电动机的体积小,质量减轻。
结构
三种形式,如图12所示。
(a)外啮合式
(b)内啮合式
(c)行星齿轮式
图12三种减速起动机的构造
工作情况
起动时,接通起动开关,磁化线圈通电,接通继电器触点,蓄电池为起动机的电磁开关供电,吸拉线圈与保位线圈通电,产生吸力,接通主电路,通过拨叉使驱动齿轮与飞轮啮合,啮合后,起动机主电路接通,蓄电池供电,带动电动机旋转,通过减速齿轮减速后,通过螺旋花键将动力传递给单向啮合器和驱动齿轮,带动发动机起动。
行星齿轮减速机构介绍
特点:
电枢轴上的驱动齿轮(太阳轮)与电枢轴制成一体。
行星齿轮套装在行星齿轮架的行星轮轴上。
输出轴与行星齿轮架固定连接,驱动齿轮与输出轴是一体的。
行星齿轮固定内齿圈在工作时固定不动。
行星齿轮在太阳的带动下产生自转,同时由于内齿圈是固定的,太阳轮又绕着太阳轮公转,从而带动行星架转动,通过行星架带动驱动输出轴旋转。
动力传动情况
电机→驱动齿轮(太阳轮)→行星齿轮,行星齿轮开始自转,由于内齿圈固定不动,因此行星齿轮又在内齿圈上公转,带动行星齿轮架转动,而行星架又与输出轴是一体的,把动力传给输出轴。
如图13所示。
起动系故障诊断
使用方法
起动机每次起动的时间不超过5s,再次起动应停止2min。
在冬季和低温情况下起动时,应采取保温措施,最好行预热再起动。
发动机起动后,必须立即切断起动机的控制电路,使起动机停止工作。
维护
保持外部清洁;
各处导线联接要牢固可靠;
定期检查与清洁换向器等。
起动机常见故障的诊断与排除
起动机不转
故障现象:
蓄电池电量充足,导线连接正常,接通点火开关后起动机不转。
故障部位:
起动机、组合继电器和连接导线与开关等。
排除方法:
(1)检查导线的连接情况,开关的工作情况。
(2)判断故障在起动机还是在组合继电器:
用导线短接起动机电磁开关上的两接线柱,起动发动机,如果起动机运转,故障在组合继电器;
若电动机不转,故障在起动机。
(3)判断故障在电动机还是在电磁开关:
用导线短接起动机上两主接线柱,如果电动机运转,故障在电磁开关,否则。
故障在电动机。
起动机不运转判断步骤
起动机运转无力
起动机转动缓慢无力,带动发动机困难或接通起动开关后,起动机只有“卡嗒”一声并不转动。
蓄电池、点火开关、起动机和连接导线等。
检查内容:
蓄电池电量、导线连接情况
电磁开关主触点的接触情况
电磁开关的工作情况
起动机空转
接通起动开关,起动机空转。
起动机主开关接触盘行程,若过短,则造成电磁开关提前接触,会听到轻微的摩擦声。
驱动齿轮或飞轮齿圈是否严重磨损,打滑。
单向离合器是否有打滑现象。
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- 直流电动机 工作 原理
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