电机制造业：并联直流电机的结构和工作原理

在串联直流电动机中，电枢绕组和励磁绕组串联，通过它们的电流相等，由于直流并联电动机的电枢绕组和励磁绕组并联。并联电动机中的电流被分成两部分：通过电枢的电流和通过励磁绕组的电流，总电流是这两部分的总和。直流并联电动机的结构与直流电动机相同，它包含所有基本部件，包括定子（磁场绕组）、转子（也称为电枢）和换向器。

定子/并联绕组

输入电源提供给电动机的固定元件，即并联绕组，并励绕组由线圈上的几匝绕组组成，由于匝数由较细的线组成，并联绕组的尺寸相当小。与串联电动机绕组中线径不同，该电机中的并联绕组不能承载非常大的电流。

转子/电枢

电枢，通常称为“转子”，处理轴负载，它有一个较粗的线径，可以支持更高的电流。在电机起动或低速运转时，高电流通过电枢。随着电机转速的增加，电枢产生反电磁力，反作用于电枢中的电流。

换向器

换向器和电刷等装置提供从静态磁场绕组到转子的电流，电机中的转矩是由绕组和电枢的磁场相互作用产生的。

工作原理

当电压提供给并联直流电动机时，由于并联绕组的高电阻，它会产生很低的电流，并联绕组的高匝数有助于产生强磁场。电枢吸取大电流，从而产生高磁场。当电枢和并联绕组的磁场相互作用时，电机开始旋转。随着磁场的增强，旋转力矩增大，从而导致电机转速的提高。

并联直流电动机有一个控制速度的反馈机制，当电枢在磁场中旋转时，会产生电流。这个电动势产生的方向相反，从而限制电枢电流。因此，通过电枢的电流减少，电机的速度也可以自我调节。并联绕组由于其细线结构，不能像串联电动机那样承受起动时的大电流，因此并联电动机用于处理最初只需要低转矩的小轴负载。

电机转速

在串联电动机中，转速完全取决于轴负载，在串联电动机中，负载与电枢转速成反比。如果负载高，电枢将以低速旋转。如果负载较低，电枢转速将增加。电枢的速度是无穷大的，或在空载时不受控制。

与串联电动机不同，并联电动机的转速与轴负载无关，随着电机负载的增加，电机的速度会瞬间减慢。减慢速度会降低反电动势，从而增加电枢支路中的电流，这会导致马达转速增加。另一方面，如果负载降低，则电机转速会瞬间上升，这反过来又会增加反电动势，从而减少流向电机的电流。渐渐地，马达会减速。因此，直流并联电动机能够保持恒定速度，而不受负载变化的影响。由于这一特点，该电机用于汽车和工业用途，需要精确的电机转速。

电机速度控制

可以通过两种方式控制直流并联电动机的速度：

通过改变供给转子的电流

通过改变提供给定子的电流

由于转子和定子周围的电压相同，电机的速度可以通过控制通过定子或转子的电流来控制，改变其电阻一般使用可控硅来控制。并联绕组和电枢支路的电阻可以通过串联变阻器来增加或减小，由于电枢处理的电流远高于磁场绕组，因此电枢支路中控制电流的变阻器相当大，这就是在磁场绕组中首选电流控制变阻器的原因。

并励磁场电流可以使电动机的转速改变10-20%，随着通过并联绕组的电流的增加，转子的转速增加，从而产生更高的反电势，以保持电枢电流的等效减小。相反，通过减小通过并联绕组的电流，可以降低电机的转速。

当并联直流电动机在低于额定电压的电压下运行时，其转速也会降低，但这会使并联直流电动机效率低下，并有过载和过热的趋势。一般来说，电动机具有以转速和额定电压为单位的额定转速。当并联直流电动机低于其全电压时，其转矩减小，因此，建议不要在低于规定额定电压的情况下操作电机。

结论

由于直流并联电动机具有自动调速能力，因此非常适合需要精确调速的应用场合，它们不能产生高起动转矩，因此起动时的负载必须很小。符合这些标准且适用于直流并联电动机的应用包括机床（如车床和磨床）和工业设备（如风扇和压缩机）、离心泵、升降机、织机、车床、鼓风机、风机、输送机、纺纱机等。