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1、第一章 常用电气气设备、元元器件和和组件 一位位著名的的工程师师曾说过过，图是是工程师师的语言言，即然然是语言言必然存存在语言言属性，它它是由语语言的最最基本元元素词词、词组组和语法法构成。电电工线路路图也不不例外，它它的最基基本元素素是电气气元器件件或组件件所对应应的图形形符号，它它的“语语法”就就是电工工线路图图制作规规定和表表示法。所所以，要要想学会会和运用用它，就就得象学学习外语语一样，首首先要掌掌握这种种语言的的词汇。本本章介绍绍电工线线路图中中常用的的电气设设备、元元器件的的结构、工工作原理理和对应应图形符符号。附附录1给给出常用用电气设设备及元元器件图图形符号号表，以以便读者者查
2、找。第一节 变压压器 变压压器是利利用电磁磁感应原原理，以以相同的的频率，在在两个或或更多绕绕组中实实现变换换交流电电压，变变换交流流电流或或变换阻阻抗的静静止电气气设备。变变压器的的应用很很广泛，它它在通讯讯系统中中，进行行信号传传输和阻阻抗变换换；在自自动控制制系统中中，起到到电磁隔隔离作用用；在电电力系统统中，进进行电压压等级变变换，以以满足高高压输电电、低压压供电、配配电及其其它用途途的需要要。可以以说，只只要有交交流电的的地方就就有变压压器。 变压压器按用用途来分分，可分分为电力力变压器器、控制制变压器器、特种种变压器器等，而而电力变变压器又又可分为为：单相相变压器器、自耦耦变压器器
3、、三相相变压器器。但不不管是什什么用途途的变压压器，它它都是由由铁心和和绕组两两大主要要部分组组成。一、 单相变压压器（TTrannsfoormeer）单相变压压器结构构：铁心心形式有有芯式和和壳式两两种。如如图1-1-1所示示。对于于芯式铁铁心每个铁铁芯柱上上都分别别绕有原原、副边边绕组，如如图1-1a所示；对于壳壳式铁心心，原、副副图1-11-1 单相变变压器结结构示意意图（a）心心式单相相变压器器和铁心心 （bb）壳式式单相变变压和铁铁心边绕组都都绕在中中心柱上上，外铁铁芯柱上上没有绕绕组，它它对中心心柱的绕绕组起到到传导磁磁通和保保护作用用。而铁铁心是由由互相绝绝缘的硅硅钢片叠叠压成的
4、的，一般般的铁心心柱截面面为方形形或圆形形。单相变压压器至少少有两套套绕阻,接电源源的绕组组称为原原边绕组组或一次次绕组,接负载载的绕组称为为副边绕绕组或二二次绕组组。变压压器绕组组是由外外皮绝缘缘的铜线线或铝线线绕制而而成.绕绕组的绕绕制方法法有多种种形式；常用的的有圆筒筒式、螺螺旋式、连连续式、纠纠结式等等。圆筒筒式的低低压绕组套套在铁心心的里层层，高压压绕组套套在低压压绕组的的外层。圆圆筒式绕绕组又可可分为：多层式式、分段段式及低低压式的的双层圆圆筒式。一一般螺旋旋式绕组组用于低低压及大大电流绕绕组；连连续式绕绕组用于于中型变变压器的的高压绕绕组，而而纠结式式绕组是是增加了了纵向电电容的
5、绕绕组，防防雷性能能比较好好，大都都用于大大型变压压器11105500KKV的绕绕组。变压器的的原理：电压变变换原理理：当变变压器原原边绕组组接交流流电源之之后，副副边绕组组开路（即即没有接接负荷），原原边仅有有励磁电电流i0，和空空载磁势势i0N1，空载载磁势产产生的大大部分磁磁通穿穿过原、副副边绕组组的铁芯芯而闭合合。仅有有一少部部分1，通通过空气气闭合，这这是因为为空气的的磁阻远远大于铁铁芯的磁磁阻。如如图1-1-22（a）所示示，主磁磁通在在原、副副边绕组组中产生生的感应应电动势势分别为为e1和e2，漏磁磁通1仅在在原边绕绕组中产产生漏磁磁感应电电动势ee1，由由于漏磁磁通1很小小，原
6、边边绕组电电阻的压压降比较较小（因因为空载载电流ii0很小），所所以，就就可近似似看成UU1E1，U200E2，而EE1和E2分别由由下式计计算：E144.444f1N1mE244.444f1N2m由此可得得变压器器的电压压变比关关系：可见：变变压器的的变压是是通过选选择适当当的原副副边绕阻阻的匝数数来实现现的。变换电电流原理理：当变变压器副副边接负负载时，在在副边感感应电动动势e2的作用用下，副副边绕组组就有电电流i2流过。如如图1-1-22（b）所示示；那么么在副边边绕组的的负载磁磁势i2N2也在磁磁路中产产生磁通通，只不不过这个个磁通对对主磁通通而言。是是起去磁磁作用的的，为了了使磁路路
7、磁通保保图1-11-2 变压压器原理理图持不变，原原边绕组组电流将将会增加加，由原原来空载载电流ii0变成i1，可见见原边绕绕组电流流是随副副边绕组组负载电电流变化化而变化化。虽然然各绕组组的电阻阻和电抗抗都要损损耗有功功和无功功功率，但但与变压压器传输输的视在在功率相相比较，它它们都很很小，所所以，输输入变压压器的视视在功率率与其输输出的视视在功率率近似相相等，即即：U11I1U2I2，由此此可得原原副边绕绕组电流流的变换换关系：此式表明明：原副副边电流流之比近近似等于于变压器器变比的的倒数；即高压压侧电流流小，低低压侧电电流大。然然而，原原、副边边没有电电的联系系，只有有磁的联联系，原原边
8、的电电能是通通过磁的的联系“传传送”到到副边的的。 阻抗变变换原理理：在传传输交流流信号的的线路中中，常用用信号变变压器来来完成阻阻抗变换换，实现现前后级级之间阻阻抗匹配配，实现现最大能能量的传传输。变变压器相相对负载载Z而言言，是一一个电源源，提供供i2电流，此此时，负负载阻抗抗为|ZZ|=UU2/I2，如图图1-11-3（a）所示。而对于电源或信号源而言，它是一个负载。由电源或信号源提供i1电流，如图1-1-3（b）所示。这时，负载等效阻为|Z|=U1/I1。很显然，若原、副绕组匝数N1和N2不相等，则|Z|Z|，如果不计绕组电阻和电抗的影响，把变压器看成是一个理想变压器，其变比为k，则等
9、效负载|Z|为：可见，变变压器的的实际负负载阻抗抗|Z|折算到到变压器器原边的的等效阻阻抗|ZZ|是是将实际际负载阻阻抗模乘乘以变比比的平方方。这样样，只要要选择合合适的变变比k，就可可将实际际负载阻阻抗|ZZ|变换换为所需需的原边边等效阻阻抗|ZZ|，来来实现线线路的阻阻抗匹配配。因此此，变压压器具有有变换阻阻抗功能能。图1-11-3 变变压器的的阻抗变变换单相变压压器图形形符号，如如图1-1-44所示。图1-11-4 单单相变压压器图形形符号二、三相相电力变变压器 1三三相变压压器结构构三相电力力变压器器有两种种形式，一一种是由由三台完完全独立立的单相相变压器器联接组组成，称称三相变压压器
10、组。它它常用于于大容量量变压器器，以便便制造和和运输，而而另一种种是采用用三相绕绕组共用用一个铁铁心的三三相芯式式变压器器，这是是因为三三相电路路负载对对称，各各相相位位差1220任任一瞬间间的各电电压矢量量和为零零，各相相产生的的从中间间芯柱通通过的磁磁通也为为零，所所以，可可共用一一个铁芯芯。三相相变压器器共用一一个铁心心的结构构，如图图1-11-5所所示，每每个铁心心柱都绕绕有两个个绕组，低低压绕组组内层，高高压绕组组外层。图1-11-5 三三相铁芯芯式变压压器铁芯芯（a） 有中间间芯柱的的铁芯； （b） 无中间芯柱的铁芯； （c） 常用的三相芯式变压器铁芯图1-11-6是是小型变变压器
11、的的结构图图，它除除了由绕绕阻和芯芯片组合合外，还还有其他他附件：油箱、油油枕、分分接开关关、安全全气道、瓦瓦斯继电电器和绝绝缘套管管等组成成，这些些附件对对变压器器安全运运行起了了必不可可少的作作用。图1-11-6 小型型变压器器结构图图 2三三相变压压器联接接三相变压压器各相相的高压压绕组的的首端和和未端分分别用UU1、V1、W1和U2、V2、W2表示,而各相的的低压绕绕阻的首首端和未未端分别别用u1、v1、w1和u2、v2、w2表示。高高低压绕绕组的不不同联接接，可形形成多种种不同的的三相变变压器联联接组别别，常用用的有YYyn0和和Dynn11接接法，两两种接线线图如图图1-11-7所
12、所示：图1-11-7 三相相变力变变压器常常用联接接组别（a）为为Yynn0 （b）为DDyn111电力变压压器全型型号的表表示和含含义如下下：S-三相相 高高压绕组组电压等等级（单单位为kkV） DD-单相相 相数代代号 额额定容量量（单位位为kVA） CC-成型型固体 设计序序号（亦亦可写作作下角） G-空气 - 绝缘代代号 L-铝 油浸式式不表示示 绕组组导线材材料代号号 铜不表表示 F-风冷 ZZ-有载载调压 P-强迫油油循环 冷却却代号调调压代号号 无无载调压压不表示示自然冷却却不表示示三相电力力变压器器图形符符号：根根据不同同组别和和绕组等等有所不不同，参参见附录录1。图图1-11
13、-8所所示为YY/Y00（即YYyn0 ）和/Y00（即DDyn111）组别别的图形形符号。Yyn00 Dynn0 图1-11-8 Yyyn0和和Dyn111组别的的图形符符号三、 自耦变压压器自耦变压压器有单单相和三三相自耦耦变压器器两种类类型。它它的特点点就是一一相铁芯芯上只有有一个绕组，变变压器的的副边绕绕组共用用原边绕绕组的一一部分。所所以，这这种变压压器原副副边有着着电气联联系，其其电路原原理图如如图1-1-99所示。自自耦变压压器有做做成固定定抽头的的降压或或升压变变压器，也也有做成成多个抽抽头或滑滑动触头头可连续续可调的的调压变变压器，图图1-11-100就是单单相可调调自耦变变
14、压器。图1-11-9 单单相自耦耦变压器器的电路路原理图图 图1-1-110 单相自自耦变压压器的外外形自耦变压压器工作作原理：由图11-1-9可见见，变压压器的副副边绕组组N2是原边边绕组NN1的一部部分。原原、副边边绕组共共同交链链主磁通通，那么么，根据据电磁感感应原理理，原、副副边绕组组分别产产生感应应电动势势E1和E2，其大大小仍与与绕组匝匝数成正正比，所所以，EE1/E2N1/N2，如果果不计绕绕组电阻阻和电抗抗的压降降，则原原、副边边绕组的的电压关关系为：U1/UU2N1/N2可见，这这与双绕绕组的变变压器的的电压变变换公式式一样。但但当接入入负载|Z|时时，这时时不仅是是电磁感感
15、应的关关系，而而且还有有电的关关系，如如果以图图1-11-9所所规定的的正方向向。那么么，在铁铁心磁器器中磁势势方程：I0为为空载励励磁电流流，一般般很小，可可以忽略略不计。可见，自自耦变压压器的电电流变换换关系与与双绕组组的变压压器一样样。自耦耦变压器器少了一一个绕组组，而且且，由于于公共部部分绕组组通过的的电流II=I11-I2很小，这这一部分分绕组的的截面可可选比较较小，从从而有效效节约有有色金属属。但是是，由于于它的原原、副边边有电联联系，万万一公共共部分绕绕组断路路，高压压就会窜窜入低压压侧，对对设备、人人身构成成极大威威胁。所所以一般般都选用用它作为为升压变变压器和和实验室室用的单
16、单相可调调变压器器。对于于异步电电动机降降压起动动，也常常常用自自耦变压压器作为为降压变变压器。自耦变压压器图形形符号如如图1-1-111所示示。图1-11-111 自耦变变压器图图形符号号（a）单单相自耦耦变压器器 （ b） 三三相自耦耦变压器器四、 电压互感感器当线路或或设备的的额定电电压比较较高时，不不便于仪仪器仪表表和继电电保护装装置直接接检测，一般般都采用用电压互互感器，把把被测电电压变换换为基准准的额定定电压等等级，便便于选用用基准额额定电压压的仪表表、仪器器或其他他监控电电器，实实质上电电压互感感器就是是一个降降压变压压器，原原边绕组组匝数多多，副边边绕组的的匝数少少。其基基本结
17、构构原理图图如图11-1-12所所示。电电压互感感器的原原边并联联在一次次被测电电路，副副边并联联仪表、继继电器等等的电压压线圈。由由于副边边接入电电压线圈圈组抗很很大，所所以，电电压互感感器工作作时，副副边绕组组相当于于空载状状态，一一般副边边的额定定电压为为1000V。图1-11-122 电电压互感感器基本本结构原原理图电压互感感器原、副副边绕组组的电压压关系：U1（NN1/N2）U2k2U2电压互感感器在三三相电路路中常用用四种接接法：如如图1-1-113所示示。图1-11-133 电电压互感感器的接接线方案案（a）一一个单相相电压互互感器 （b）两个单相接成V/V形 （c）三个单相接成
18、Y0/Y0形（d）三三个单相相三绕组组或一个个三相五五芯柱三三绕组电电压互感感器接成成Y0/Y0/（开开口三角角）形（1） 一个单相相电压互互感器的的结线（见见图1-1-113a）供仪仪表、继继电器接接于一个个线电压。（2） 两个单相相电压互互感器接接成V/V形（见见图1-1-113b）供仪仪表、继继电器接接于三相三线制制电路的的各个线线电压，它它广泛应应用在工工厂变配配电所的的6110kV高压压配电装装置中。（3） 三个单相相电压互互感器接接成Y00/Y0形（见见图1-1-113c）供电电给要求求线电压压的仪表、继电电器，并并供电给给接相电电压的绝绝缘监视视电压表表。由于于小接地地电流系系统
19、在一一次侧发发生单相相接地时时，另两两相电压压要升高高到线电电压，所所以绝缘缘监视电电压表不不能按相相电压来来选择，而而应按线线电压选选择，否否则在发发生单相相接地时时，电压压表可能能被烧毁毁。（4） 三个单相相三绕组组电压互互感器或或一个三三相五芯芯柱三绕绕组电压压互感器器接成YY0/Y0/（开开口三角角）形（见见图1-1-113d）其接接成Y00的二次次绕组，供供电给需需线电压压的仪表表、继电电器及绝绝缘监视视用电压压表，与与图1-1-113c的二次次接线相相同。接接成（开开口三角角）形的的辅助二二次绕组组，接电电压继电电器。一一次电压压正常工工作时，由由于三个个相电压压对称，因因此开口口
20、三角形形两端的的电压接接近于零零。当某某一相接接地时，开开口三角角形两端端将出现现近1000V的的零序电电压，使使电压继继电器动动作，给给出接地地故障信信号。电压互感感器图形形符号，与与单相变变压器一一样。电压互感感器的类类型和型型号电压互感感器按相相数分，有有单相和和三相两两类。按按绝缘及及其冷却却方式分分，有干干式（含环氧氧树脂浇浇注式）和和油浸式式两类。图图1-11-144是应用用广泛的的单相三三绕组、环环氧树脂脂浇注绝绝缘的户户内JDDZJ-10型型电压互互感器外外形图。三三个JDDZJ-10型型电压互互感器接接成图11-1-13dd所示YY0/Y/00/的的接线形形式，供供小接地地电
21、流系系统中作作电压、电电能测量量及绝缘缘监察之之用。图1-11-144 JJDZJJ-100型电压压互感器器外形图图1-一次次接线端端子；22-高压压绝缘套套管；33-一、二二次绕组组；环氧氧树脂浇浇注；44-铁心心（壳式式）；55-二次次接线端端子J-电压压互感器器产品品名称 额定电电压（单单位kV） DD-单相相 设计序序号 S-三相 相数数 B-带补偿偿绕组 J-油油浸式 结构构型式 W-五芯柱柱三绕组组 GG-干式式 绝绝缘型式式 J-接地保保护Z-树脂脂浇注式式 电压压互感器器全型号号的表示示和含义义如下：五、电流流互感器器当线路或或设备的的工作电电流很大大（即超超过仪表表的量程程）
22、时，就就得采用用变压器器的变图1-11-155 电电流互感感器换电流的的功能，把把大电流流变换为为小电流流。用作作此用途途的变压压器称为为电流互互感器，其其结构原原理图如如图1-1-115所示示，它的的原边绕绕组匝数数很少，有有的型式式电流互互感器还还没有一一次绕组组，利用用穿过其其铁心的的一次主主电路作作为原边边绕组（相相当于匝匝数为11，见图图1-11-200）。且且原边绕绕组线径径相当粗粗；而副副边绕组组匝数很很多，线线径较细细。工作作时，原原边绕组组串接在在一次电电路中，而而副边绕绕组则与与仪表、继继电器等等的电流流线圈相相串联，形形成一个个闭合回回路。由由于这些些电流线线圈的阻阻抗很
23、小小，因此此电流互互感器工工作时副副边回路路接近于于短路状状态。副副边绕组组的额定定电流一一般为55A。电流互感感器的一一次电流流I1与其二二次电流流I2之间有有下列关关系：I1（NN2/N1）I2KiI2式中，NN1、N2为电流流互感器器原边和和副边绕绕组匝数数；KII为电流流互感器器的变流流比，一一般表示示为额定定的原边边和副边边电流之之比，即即KI= II1N/II2N，例例如1000A/5A。电流互感感器在三三相电路路中有如如图1-1-116所示示的四种种常见的的接线方方案。图1-11-166 电电流互感感器的接接线方案案（a）一一相式 （b）两相相V形 （cc）两相相电流差差 （dd
24、）三相相星形（1） 一相式接接线（见见图1-1-116a）电流流线圈通通过的电电流，反反应一次次主电路路相应相相的电流，通通常用于于负荷平平衡的三三相电路路如低压压动力线线路中，供供测量或或连接负负荷保护护装置之之用。（2） 两相V形形接线（见见图1-1-116b）这种种接线也也称为两两相不完完全星形形接线。在在继电保护装装置中，这这种接线线称为两两相两继继电器接接线或两两相的相相电流接接线。在在中性点点不接地地的三相相三线制制电路中中（如66100kV高压压电路中中），广广泛用于于测量三三相电流流、电能能及作过过电流继继电保护护之用。由由图1-1-117的相相量图可可知，两两相V形形接线的的
25、公共线线上电流流为Iaa+IcIb，反应应的是未未接电流流互感器器那一相相的电流流。（3） 两相电流流差接线线（见图图1-11-166c）这种种接线也也称为两两相交叉叉接线。由由图1-1-188的相量量图可知知，副边边公共线线上电流流为IaaIc，其量量值为相相电流的的3倍倍。这种种接线适适于中性性点不接接地的三三相三线线制电路路中（如如6110kV高压压电路中中），供供作过电电流继电电保护之之用，也也称为两两相继继电器接接线。图1-11-177 两两相V形形接线电电流互感感器的 图11-1-18 两相相电流差差接线电电流互感感器的 一一、二次次侧电流流相量图图 一一、二次次侧电流流相量图图
26、（4）三三相星形形接线（见见图1-1-116d）这种种接线中中的三个个电流线线圈，正正好反映映各相的的电流，广广泛用在在一般不不平衡负负荷的三三相四线线制系统统，如TTN系统统中，也也用在可可能不平平衡负荷荷的三相相三线制制系统中中，作三三相电流流、电能能测量及及过电流流继电保保护之用用。电流互感感器的类类型和型型号电流互感感器的类类型很多多。按一一次绕组组的匝数数分，有有单匝式式（包括括母线式式、芯柱柱式、套套管式）和和多匝式式（包括括线圈式式、线环环式、串串级式）。按按一次电电压分，有有高压和和低压两两大类。按按用途分分，有测测量用和和保护用用两大类类。按准准确度等等级分，测测量用电电流互
27、感感器有00.1、0.22、0.55、1、33、5等等级，保保护用电电流互感感器有55P和110P两两级。高压电流流互感器器多制成成不同准准确度级级的两个个铁心和和两个二二次绕组组，分别别接测量量仪表和和继电器器，以满满足测量量和保护护的不同同要求。电电气测量量对电流流互感器器的准确确度要求求较高，且且要求在在短路时时仪表受受的冲击击小，因因此测量量用电流流互感器器的铁心心在一次次电路短短路时应应易于饱饱和，以以限制二二次电流流的增长长倍数。而而继电保保护用电电流互感感器的铁铁心则在在一次电电流短路路时不应应饱和，使使二次电电流能与与一次短短路电流流成比例例地增长长，以适适应保护护灵敏度度的要
28、求求。图1-11-199是户内内高压LLQJ-10型型电流互互感器的的外型图图。它有有两个铁铁心和两两个二次次绕组，分分别为00.5级级和3级级、 00.5级用用于测量量，3级级用于继继电保护护。图1-11-200是户内内低压LLMZJJ1-00.5型（55008000/5AA）的外外形图。它它不含一一次绕组组，穿过过其铁心心的母线线就是其其一次绕绕组（相相当于11匝）。它它用于5500VV及以下下的配电电装置中中。 图11-1-19 LQQJ-110型电电流互感感器 图1-1-220 LMZZJ1-0.5型电电流互感感器1- 一次接线线端子 2-一次绕绕组（树树脂浇注注） 1-铭铭牌 2-一
29、一次母线线穿孔 3-铁心，2- 二次接线线端子 4-铁心 5-二次绕绕组 外外绕二次次绕组，树树脂浇注注 6-警告告牌（上上写“二二次侧不不得开路路”等字字样） 4-安安装板 55-二次次接线端端子以上两种种电流互互感器都都是环氧氧树脂或或不饱和和树脂浇浇注绝缘缘的，较较之老式式的油浸浸式和干干式电流流互感器器的尺寸寸小，性性能好，安安全可靠靠，因此此现在生生产的高高低压成成套配电电装置中中大都采采用这类类型电流流互感器器。L-电流流互感器器产品品名称额额定电压压（单位位为kV） M-母母线式 设计计序号 F-贯穿穿复匝式式 Q-加强式式D-贯穿穿单匝式式 一次绕绕组型式式结构型型式 L-铝线
30、式式Q-线圈圈式 JJ-加大大容量 A-穿墙式式 BB-保护护用 B-支持式式 DD-差动动保护用用 Z-支柱式式 安安装型式式用途 JJ-接地地保护用用 R-装入式式 XX-小体体积柜用用 SS-手车车柜用Z-浇注注绝缘 W-户外式式C-瓷绝绝缘 MM-母线线式J-树脂脂浇注 绝缘缘型式结结构型式式G-改进式式K-塑料料外壳 Q-加强式式 电流互感感器全型型号的表表示和含含义如下下：图形符号号如图11-1-21所所示。图1-11-211 电电流互感感器图形形符号（a）单单次级绕绕组电流流互感器器 （b）双次次级绕组组电流互互感器（有有分开铁铁心）第二节 旋转电机机 在电气气设备中中存在一一类
31、它能能够进行行3600旋转转的，它它的结构构大体上上可分为为定子部部分和转转子部分分。这类类电气设设备有发发电机、电电动机等等；而自自整角机机、旋转转变压器器等，也也由定、转转子两部部分组成成，故也也将其划划入本节节讨论。一、 发电机（Generator）发电机是是将机械械能转换换为电能能的电气气设备，是是电力系系统的源源泉，按按电流种种类分，可分为直直流发电电机和交交流发电电机。（一）直直流发电电机直流发电电机（DDireect Currrennt GGeneerattor 文字符符号G）它它把机械械能转换换为直流流电能。由由于现代代电力系系统都采采用交流流电制，一一般不用用直流发发电机。然
32、然而直流流发电机机常常使使用于变变流机组组，把交交流电能能转换为为直流电电能，从从而供给给直流电电动机，以以便利用用直流电电动机的的调速的的优良特特性。由于直流流发电机机和直流流电动机机在结构构上没有有本质上上区别，从从原理上上讲直流流电动机机和发电电机可互互换，所所以统称称为直流流电机，下下面介绍绍直流电电机结构构和直流流发电机机工作原原理。直流电机机是由定定子和转转子两大大部分组组成，定定子是由由机座、主主磁极、换换向极、电电刷装置置和端盖盖等组成成；转子子是由电电枢铁心心、电枢枢绕组、换换向器、转转轴和风风扇等组组成，图图1-22-1为为直流电电机的解解体图。图1-22-1 直流发发电机
33、解解体图 励磁磁绕组； 主磁磁极；换向极极；机机壳；换向器器；电电枢；风扇；刷架架；端盖1定子子主要部部件 机座座：是直直流电机机的固定定支撑和和防护的的部件，它它固定支支撑主磁磁极、换换向极、电电刷装置置、端盖盖，通过过底脚将将电机固固定在机机座上；它又是是电机磁磁路部分分，我们们把有磁磁通通过过的部分分称为磁磁轭。为为了保证证电机有有良好的的导磁和和机械性性能，机机座通常常由铸钢钢或由厚厚钢板焊焊接而成成。主磁极极：主磁磁极包括括主磁极极铁心和和套在其其上面的的励磁绕绕组。如如图1-2-22所示，励励磁绕组组接直流流电源后后，产生生主磁场场。磁极极下面的的扩大部部分称为为极靴，其其作用是是
34、使磁通通沿气隙隙均匀分分布，并并使励磁磁绕组能能牢固地地固定在在铁心上上，为了了保证主主磁极铁铁心导磁磁性能良良好，一一般采用用1.001.5mmm的高导导磁钢板板冲制成成型后迭迭压而成成。励磁磁绕组常常用铜线线绕制而而成。整整个主磁磁极用螺螺栓固定定在机座座上。图1-22-2 主磁磁极剖面面图换向极极：它也也是由铁铁心和绕绕组组成成，其铁铁心一般般是由整整块钢制制成的，尺尺寸比主主磁极小小，也用用螺栓固固定在机机座上，其其位置与与主磁极极相间分分布。换换向极的的作用是是改善换换向，以以减少因因电磁原原因而引引起的电电刷下的的火花。换换向极绕绕组与电电枢电路路串联，由由电枢电电流所产产生的换换
35、向极磁磁场与由由电枢绕绕组电流流所产生生的交轴轴电枢反反应磁场场方向相相反。图图1-22-3示示出直流流发电机机换向极极绕组与与电枢电电路连接接，若是是电动机机恰好相相反（即即直流发发电机的的换向极极的磁极极性沿着着转动方方向与前前主磁极极的磁极极性相同同，直流流电动机机的换向向极的磁磁极性沿沿着转动动方向与与前主磁磁极的极极性相反反）。这这样，它它就抵消消电枢反反应的磁磁场，使使处在换换向位置置的绕组组没有电电枢反应应电势。同同时，由由图1-2-33可见，电电枢上半半部电流流流进入入纸面，下下半部电电流流出出纸面。在在换向极极下，就就得由进进入变为为流出，对对于经过过换向区区的线圈圈（换向向
36、元件），换换向前后后电流流流动方向向发生变变化，存存在电感感，因而而产生一一个阻碍碍换向的的电感电电势。装装有换向向极时，处处在换向向位置的的元件就就会切割割换向极极磁场，产产生一个个电势抵抵消电感感电势。因因此直流流电机装装上换向向极，使使处在换换向位置置的绕组组电流减减小到最最低限度度，达到到减少换换向火花花的目的的。因此此，换向向极的磁磁极性分分布要正正确，否否则，产产生电势势不是抵抵消这种种电感电电势，而而是加强强，造成成换向火火花更大大，换向向更加困困难。图1-22-3 直流流发电机机的换向向极绕组组与电枢枢绕组连连接示意意图 电刷刷装置：电刷装装置包括括电刷、刷刷握、刷刷杆、电电刷
37、连接接线和压压紧弹簧簧等，中中小型电电机刷架架装在端端盖或轴轴承内盖盖上，大大中型电电机刷架架固定于于机座上上。刷架架上装有有刷臂，臂臂上有刷刷握，用用于装放放电刷。电电刷通过过弹簧压压紧在换换向器上上，进行行对转动动部分的的电能传传递，为为了减少少由机械械原因而而引起的的电火花花，电刷刷在刷握握中应只只能上下下移动而而不能左左右晃动动；为了了保证电电刷与换换向器良良好接触触，随着着电刷的的磨短应应及时调调节弹簧簧压力，对对于多对对磁极多多对电刷刷的直流流电机，其其正、负负电刷分分别联接接在一起起，然后后只引出出两个接接线端（即即电枢端端）。2 转子主要要部件 电电枢铁心心：它是是主磁通通磁路
38、的的主要部部分，电电枢绕组组就是嵌嵌在电枢枢铁心槽槽内。由由于电枢枢铁心与与主磁场场有相对对运动，为为了减少少铁损耗耗，电枢枢铁心用用涂过绝绝缘漆的的0.55mm厚的的硅钢片片冲压成成形后迭迭压而成成。然后后固定在在转子支支架或转转轴上，为为了加强强铁心冷冷却，一一般电枢枢铁心设设有轴向向通风孔孔，较大大容量的的还设有有径向通通风沟。 电电枢绕组组：电枢枢绕组是是电机产产生感应应电势和和电磁转转矩，实实现能量量转换的的关键部部件。绕绕组是由由绝缘圆圆形或矩矩形铜线线绕制而而成一个个个元件件，按照照一定规规律均匀匀地嵌放放在电枢枢铁心周周围上均均匀分布布的槽内内，每个个元件的的两个出出线端按按一
39、定规规律焊接接到换向向器片上上，形成成一闭合合回路，从从而组成成电枢绕绕组。 换换向器：图1-2-44展示出出换向器器的外形形和剖面面图；它它是由许许多楔形形铜片11叠成圆圆筒形，片片间用云云母绝缘缘。换向向器片放放置在套套筒2上上，用压压圈3固固定，压压圈本身身又用螺螺帽固定定紧，换换向器装装在轴上上。电枢枢绕组元元件的出出线端焊焊压连接接在换向向器片端端部的升升高部44的小槽槽中。换换向器的的作用：对于发发电机而而言，是是将电枢枢绕组内内感应的的交变电电势转化化为电刷刷两端的的直流电电压；对对于电动动机而言言，则是是将外加加的直流流电流转转化为电电枢绕组组元件的的交变电电流，元元件从一一个
40、极下下进入另另一极下下，电流流方向变变反，但但每一磁磁极下的的电枢绕绕组元件件的电流流方向不不变，以以保证电电枢绕组组产生恒恒定的电电磁转矩矩。图1-22-4 换向向器剖面面图 上述述直流电电机各部部件都有有各自的的作用，共共同完成成直流电电机功能能。然而而，主磁磁极要产产生主磁磁场必须须使励磁磁绕组流流过励磁磁电流。根根据提供供励磁电电流不同同，就有有不同的的励磁方方式，对对应的电电机运行行特性也也不一样样，直流流发电机机可分为为他励磁磁和自励励两大类类。他励励发电机机的励磁磁电流是是由独立立的电源源供给，不不受发电电机的电电压和电电流的影影响；自自励发电电机的励励磁电流流是由发发电机的的电
41、枢电电路供给给，因而而励磁电电流受电电枢电路路电流和和电压影影响。直直流电动动机的励励磁都是是由外电电源供给给。 按励励磁绕组组与电枢枢绕组的的连接关关系，可可统一将将直流电电机分为为：他励励、并励励、串励励、复励励4种。 他励电机机：励磁磁绕组电电路不与与电枢电电路连接接，励磁磁电流可可由独立立电源供供给。其图形符符号如图图1-22-5（a）所示。图1-22-5 44种励磁磁方式直直流电机机图形符符号（a）他他励 （b）并励励 （c）串励 （d）复励注：*标标为G，为为直流发发电机； 标为为M，为为直流电电动机。 并励电机机：励磁磁绕组与与电枢并并联。并并励绕组组导线细细匝数多多，电阻阻大，
42、励励磁电流流远小于电电枢电流流。其图图形符号号如图11-2-5（bb）所示示。 串励电机机：励磁磁绕组与与电枢串串联，串串励绕组组导线粗粗，匝数数少，电电阻小，励励磁电流就是电电枢电流流，这种种电机一一般用作作起动电电机。这这种电机机严禁轻轻载起动动，否则则会造成成飞车事事故。其其图形符符号如图图1-22-5（C）所示。复励电电机：主主磁极上上既有并并励绕组组又有串串励绕组组，其图图形符号号如图11-2-5（dd）所示示。图11-2-6为复复励发电电机各绕绕组关系系及复励励接线原原理。图1-22-6 复励励发电机机绕组及及接线原原理图（a）为为接线示示意图； （bb）电路路图3直流流发电机机工作原原理 以图11-2-7的一一对主磁磁极为例例，直流流发电机机转轴由由原动机机驱动下下沿着如如图所示示方向转转动，那那么电枢枢绕组上上部分边边切割主主磁通，按按右手定定则，产产生感应应电势，其其方向是是流出，而而下部分分边正好好相反，产产生感应应电势,其方向向流进。电电刷通过过换向器器，传输输出这个个直流电电压。虽虽然电枢枢绕组边边处于不不同主磁磁通极性性，就感感应