电机扩大机的原理与检修

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1、摘要：电机扩大机实际上是一种特殊的直流发电机。电机扩大机在交轴及直轴各有一组电刷，组成相当于两级放大的直流发电机。为了改善交轴换向，在交轴炭刷之间串联交轴助磁绕组。为了减小电机扩大机磁滞回环及剩磁电压，在电机扩大机磁轭部分设置交流去磁绕组。电机扩大机常以安匝放大倍数、电压放大倍数及功率放大倍数来表示其性能。电机扩大机加负载后，不仅在内阻上有电压降，而且由于直轴电枢反应磁动势极大地削弱了控制绕组的磁动势而使电动势骤然下降，故需通过调节与补偿绕组并联的调节电阻，以调节补偿能力的强弱。一般为了避免扩大机负载自励而调在欠补偿状态。国家标准规定，电压变化率可在24%~40%范围内调

2、整，一般为30%。一．用途及分类：电机扩大机在自动控制系统中主要用作功率放大，对于小容量系统，可用它对直流电动供电，对于大容量系统，需要通过发达机来提高控制信号的功率或电压，以便控制执行机构，调节机构动作，完成自动控制和调节的任务。在民用船舶中，扩大机通常用于重型甲板机械的控制，如拖网机，绞缆机等；对于军用船舶，扩大机广泛应用于舰船的消磁（地球本身就是个大磁场，传播在海上航行中，切割地球磁场，会使钢质的舰船产生磁场，在未知海域航行中，会受到磁性水雷的袭击，因此需要对其消磁，通过在舰船内部分布的消磁电缆，来抵消舰船产生的磁场）、甲板武器的控制等等。电机扩大机可以分为交轴磁场

3、电机扩大机，直轴磁场电机扩大机，自差式电机扩大机，按励磁方式又可分为他励式和自励式两种，目前国美生产的多为交轴磁场扩大机（简称交磁扩大机或电机扩大机）其功率范围为0.15-50千瓦，电压有115伏，230伏，460伏三种。二.结构原理：1，结构交轴扩大机实际上是具有共磁系统两级放大的他励直流发电机，其结构与普通的直流电机相似，电枢绕组和一般直流发电机一样，但在换向器上安放有两对电刷，一对电刷放在磁极的中性线上，即与磁极正交，称为交轴（或横轴）电刷，但她是用导线短接起来的；另一对电刷11/11放在磁极的轴线上，称为直轴（或纵轴）电刷，直流电机扩大机由扩大机和驱动电动机组成，

4、它有两种形式，一种是扩大机与三相异步电动同轴结构，另一种是扩大机与驱动电动机借联轴器外部传动。扩大机的定子铁心由硅钢片叠压而成，制成隐极式结构，硅钢片上冲有大槽，中槽，和小槽，如下图，两个大槽内嵌放2-4个控制绕组C和部分补偿绕组WC，小槽内嵌放分布式的补偿绕组，中槽内嵌放换向极绕组B，如果具有助磁绕组（或称横向绕组），则把助磁绕组的一边嵌放在中槽内，另一边嵌放在大槽内，大槽轭上还绕有交流去磁绕组G，定子磁路系统有两个大槽隔成两个主磁极，中槽之间形成换向磁极，机壳，端盖和轴承等都与直流电动机相似，有的扩大机刷握周围用绝缘材料制成外框，直接固定在端盖上，省去了刷架。2.工作

5、原理：电机扩大机的工作原理如图所示，扩大机的电枢槽内嵌放单叠绕组，当控制绕组C接受外来控制电压时，便有控制电流IC流过，IC产生磁通ΦC，如果这时由原动机拖动，以转速N顺时针旋转，则电枢导体切割磁力线（即切割ΦC），将产生交轴电势，其方向由右手定则测出，此时，在交轴电刷B3,B4之间将产生电势（约几伏），但电刷B3,B4是短路的，就出现了短路电流I2，由于I2流过电枢导体，又产生了一个交轴ΦC，相互垂直，故称交轴磁通，这个磁通相当于直流发电机的电枢反映磁通，同理，它也被电枢导体切割又会产生远远大于EQ的直轴电势ED，在直轴电刷B1,B2上接上负载，就会又较大功率输出，由此

6、可见，电机扩大机的工作相当于一组两级放大的直流发电机，不过在结构上将第二级励磁绕组，借用第一级的电枢反应磁通，共用一个电枢进行两级放大，这种电机扩大机具有两级直流发电机的放大系数。11/11当扩大机接上负载以后，直轴的电枢回路就有ID通过，它产生的直轴电枢反应磁通，其方向与ΦC相反，将大大消弱ΦC，使扩大机根本不能带负载工作，因此，必须设法消除直轴电枢反应，方法是，在定子上加补偿绕组，它与电枢绕组串联，其磁通ΦCP与ΦC方向相同，而且随输出电流的增减而增减，故可抵消直轴电枢反映的去磁作用，能在不同电流下得到较好的补偿。在交轴电刷之间还串有助磁绕组J，它产生的磁通，能使交轴

7、电流减小，以利于改善交轴的换向，为了改善直轴换向，在中槽内嵌有换向绕组作换向磁极，在大槽中装有去磁绕组，使固有磁滞回线变窄，从而提高了电机转速稳定性和减小了电机的剩磁电压。在国产电机扩大机种“Z”表示直流，“K”表示控制，第二个“K”表示电机扩大及，“J”表示原动机为交流电动机。11/113.工作特性：特性含义要求和指标附注空载特性和剩磁电压空载特性是指空载输出电压U0与控制磁势FC之间的关系如下图：剩磁电压是指当空载输出电压自零上升到额定电压UN的1.3倍后，再将控制电流逐渐减少到零时的输出电压Uout对空载特性的主要要求是