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直流电机的励磁方式有哪些?

不同励磁方式的直流电机有着不同的特性。一般情况直流电动机的主要励磁方式是并励式、串励式和复励式,直流发电机的主要励磁方式是他励式、并励式和复励式。

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直流电机的励磁方式主要有以下几种:

  1. 他励式

    • 励磁绕组与电枢绕组分别由两个独立的直流电源供电。
    • 特点:励磁电流仅由励磁电源决定,与电枢端电压和负载电流无关。控制灵活,调速性能好。
  2. 并励式

    • 励磁绕组与电枢绕组并联共用同一个电源
    • 特点:励磁电流与电枢端电压成正比。负载变化时转速比较稳定(固有特性硬),是应用最广泛的励磁方式之一。
  3. 串励式

    • 励磁绕组与电枢绕组串联流过同一个电流(即电枢电流)。
    • 特点:励磁电流等于负载电流。具有很大的启动转矩,但转速随负载增加急剧下降(固有特性软)。空载或轻载时转速极高(“飞车”),必须避免。
  4. 复励式

    • 电机装有两个励磁绕组:一个并励绕组和一个串励绕组,它们都安装在主磁极上,共同作用于同一个主磁场。
    • 特点:兼具并励和串励的特点。根据两个绕组产生的磁场方向关系不同,又分为:
      • 积复励:并励磁场与串励磁场方向相同(叠加)。特性介于并励与串励之间,启动转矩较大,转速变化较串励电机小,且不会飞车。
      • 差复励:并励磁场与串励磁场方向相反(相减)。特性较软,一般较少采用。

以下是各种励磁方式的对比表:

励磁方式 励磁绕组连接方式 电源连接 励磁电流来源 主要特点/外特性 典型应用
他励 独立绕组 励磁绕组和电枢绕组由 两个独立电源 供电 独立控制 ● 励磁电流独立控制,与电枢无关
● 调速范围宽,控制性能好
精密调速系统、高性能伺服驱动
并励 与电枢绕组并联 励磁绕组和电枢绕组 并联接在同一电源 电枢电压 (近似恒定) ● 转速较稳定 (负载增加时转速下降少)
● 启动力矩中等
● 结构相对简单
通用工业驱动、恒定转速要求的场合
串励 与电枢绕组串联 励磁绕组和电枢绕组 串联接在电源 电枢电流 (等于负载电流) ● 启动转矩非常大
● 转速随负载增加急剧下降 (特性软)
严禁空载或轻载运行 (会飞车)
电力机车、起重机、电铲等需大启动转矩场合
复励 并励绕组+串励绕组 并励绕组和电枢绕组并联;串励绕组和电枢串联 电枢电压 + 电枢电流 介于并励和串励特性之间: 需要兼顾启动转矩和一定转速稳定性的场合
积复励 - - - ● 并励磁场与串励磁场相加
● 启动力矩较大
● 转速稳定性优于串励
电梯、往复式压缩机
差复励 - - - ● 并励磁场与串励磁场相减
● 特性很软,转速随负载变化大,易不稳定
极少使用
永磁励磁 永磁体 无需励磁绕组供电 无 (由永磁体提供磁场) ● 无需励磁电源,效率高,体积小
● 磁场固定,调速性能受限
小型直流电机、无刷直流电机、步进电机等

重要补充:

总结来说,根据励磁绕组的供电方式和与电枢绕组的关系,直流电机的主要励磁方式为他励、并励、串励和复励(积复励和差复励),加上永磁体励磁。

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