直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)作為一種常見(jiàn)的電動(dòng)機(jī)類型，在工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)缺姸囝I(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。其獨(dú)特的工作特性基于內(nèi)部復(fù)雜的電磁結(jié)構(gòu)，而并勵(lì)繞組則是其中至關(guān)重要的組成部分。一旦并勵(lì)繞組突然斷線，將引發(fā)一系列嚴(yán)重后果，對(duì)電機(jī)本身及相關(guān)設(shè)備造成損害。

直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)工作原理概述

直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分構(gòu)成。定子部分包含主磁極、換向極、機(jī)座和電刷裝置等，其中主磁極上繞有并勵(lì)繞組。并勵(lì)繞組與電樞繞組并聯(lián)連接，通過(guò)外接直流電源供電。當(dāng)電源接通后，電流流入并勵(lì)繞組，產(chǎn)生主磁通。同時(shí)，電流也流入電樞繞組，在主磁通的作用下，電樞繞組中的載流導(dǎo)體受到電磁力的作用，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)保持相對(duì)穩(wěn)定，這依賴于并勵(lì)繞組持續(xù)提供穩(wěn)定的磁場(chǎng)。

并勵(lì)繞組突然斷線后的轉(zhuǎn)速變化

當(dāng)并勵(lì)繞組突然斷線時(shí)，電機(jī)的磁場(chǎng)情況發(fā)生急劇變化。由于并勵(lì)繞組不再提供磁場(chǎng)，電機(jī)僅剩下微弱的剩磁。根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式n=KeΦU?IaRa(其中n為轉(zhuǎn)速，U為電樞電壓，Ia為電樞電流，Ra為電樞電阻，Ke為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，Φ為主磁通)，在電樞電壓U和電樞電阻Ra基本不變的情況下，主磁通Φ急劇減小。為了維持電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的平衡，電樞電流Ia會(huì)迅速增大。同時(shí)，由于主磁通Φ大幅減小，分母變小，電機(jī)轉(zhuǎn)速n將急劇上升，出現(xiàn) “飛車” 現(xiàn)象。例如，在一些紡織機(jī)械中使用的直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，若并勵(lì)繞組突然斷線，電機(jī)轉(zhuǎn)速可能在短時(shí)間內(nèi)從正常的每分鐘幾百轉(zhuǎn)飆升至數(shù)千轉(zhuǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。

并勵(lì)繞組突然斷線后的電流變化

除了轉(zhuǎn)速異常，電樞電流也會(huì)發(fā)生顯著變化。在正常運(yùn)行時(shí)，電樞電流Ia受到電樞電阻Ra和反電動(dòng)勢(shì)E=KeΦn的共同制約。當(dāng)并勵(lì)繞組斷線后，主磁通Φ急劇減小，反電動(dòng)勢(shì)E隨之大幅下降。根據(jù)歐姆定律Ia=RaU?E，在電樞電壓U不變的情況下，反電動(dòng)勢(shì)E減小，電樞電流Ia會(huì)急劇增大。過(guò)大的電樞電流可能會(huì)使電樞繞組過(guò)熱，甚至燒毀。例如，某臺(tái)額定電樞電流為 10A 的直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，在并勵(lì)繞組斷線后，電樞電流可能瞬間飆升至幾十安培，遠(yuǎn)超其額定值，對(duì)電樞繞組的絕緣造成極大威脅。

對(duì)電機(jī)及相關(guān)設(shè)備的危害

電機(jī)損壞：“飛車” 現(xiàn)象產(chǎn)生的超高轉(zhuǎn)速會(huì)使電機(jī)的機(jī)械部件承受巨大的離心力。電機(jī)的轉(zhuǎn)子、軸承等部件可能因無(wú)法承受如此大的離心力而損壞，如轉(zhuǎn)子變形、軸承破裂等。同時(shí)，過(guò)大的電樞電流導(dǎo)致電樞繞組過(guò)熱，加速繞組絕緣老化，最終可能引發(fā)繞組短路，使電機(jī)徹底損壞。例如，在一些小型機(jī)床設(shè)備中，直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的并勵(lì)繞組斷線后，由于 “飛車” 和大電流的雙重作用，電機(jī)內(nèi)部的機(jī)械部件和繞組在短時(shí)間內(nèi)嚴(yán)重?fù)p壞，維修成本高昂，甚至需要更換整臺(tái)電機(jī)。

生產(chǎn)事故：在工業(yè)生產(chǎn)中，直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)通常驅(qū)動(dòng)著各種機(jī)械設(shè)備。當(dāng)并勵(lì)繞組突然斷線導(dǎo)致電機(jī)異常運(yùn)行時(shí)，可能引發(fā)生產(chǎn)事故。例如，在造紙廠中，直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)著造紙機(jī)的各個(gè)輥筒。若電機(jī)并勵(lì)繞組斷線，電機(jī) “飛車” 可能導(dǎo)致紙張被高速撕裂，甚至引發(fā)設(shè)備故障，造成生產(chǎn)停滯，影響企業(yè)的正常生產(chǎn)秩序，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。

安全隱患：直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的異常運(yùn)行還可能對(duì)操作人員的人身安全構(gòu)成威脅。高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)部件可能會(huì)因損壞而飛濺出來(lái)，對(duì)周圍人員造成傷害。此外，電機(jī)過(guò)熱引發(fā)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)也不容忽視。在一些易燃環(huán)境中，如化工車間，電機(jī)過(guò)熱起火可能引發(fā)嚴(yán)重的火災(zāi)事故，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的并勵(lì)繞組突然斷線會(huì)對(duì)電機(jī)本身及相關(guān)設(shè)備帶來(lái)諸多嚴(yán)重后果，從電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流異常，到電機(jī)損壞、生產(chǎn)事故甚至安全隱患。因此，在直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的使用過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)并勵(lì)繞組的監(jiān)測(cè)與維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，避免并勵(lì)繞組斷線等故障的發(fā)生，確保電機(jī)及整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。