直流并勵電動機作為一種常見的電動機類型，在工業(yè)生產、交通運輸?shù)缺姸囝I域發(fā)揮著重要作用。其獨特的工作特性基于內部復雜的電磁結構，而并勵繞組則是其中至關重要的組成部分。一旦并勵繞組突然斷線，將引發(fā)一系列嚴重后果，對電機本身及相關設備造成損害。

直流并勵電動機工作原理概述

直流并勵電動機主要由定子和轉子兩大部分構成。定子部分包含主磁極、換向極、機座和電刷裝置等，其中主磁極上繞有并勵繞組。并勵繞組與電樞繞組并聯(lián)連接，通過外接直流電源供電。當電源接通后，電流流入并勵繞組，產生主磁通。同時，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體受到電磁力的作用，從而產生電磁轉矩，驅動轉子旋轉。在正常運行狀態(tài)下，電機的轉速、轉矩等參數(shù)保持相對穩(wěn)定，這依賴于并勵繞組持續(xù)提供穩(wěn)定的磁場。

并勵繞組突然斷線后的轉速變化

當并勵繞組突然斷線時，電機的磁場情況發(fā)生急劇變化。由于并勵繞組不再提供磁場，電機僅剩下微弱的剩磁。根據(jù)直流電動機的轉速公式n=KeΦU?IaRa(其中n為轉速，U為電樞電壓，Ia為電樞電流，Ra為電樞電阻，Ke為電動勢常數(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。為了維持電磁轉矩與負載轉矩的平衡，電樞電流Ia會迅速增大。同時，由于主磁通Φ大幅減小，分母變小，電機轉速n將急劇上升，出現(xiàn) “飛車” 現(xiàn)象。例如，在一些紡織機械中使用的直流并勵電動機，若并勵繞組突然斷線，電機轉速可能在短時間內從正常的每分鐘幾百轉飆升至數(shù)千轉，遠遠超出電機的額定轉速。

并勵繞組突然斷線后的電流變化

除了轉速異常，電樞電流也會發(fā)生顯著變化。在正常運行時，電樞電流Ia受到電樞電阻Ra和反電動勢E=KeΦn的共同制約。當并勵繞組斷線后，主磁通Φ急劇減小，反電動勢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，反電動勢E減小，電樞電流Ia會急劇增大。過大的電樞電流可能會使電樞繞組過熱，甚至燒毀。例如，某臺額定電樞電流為 10A 的直流并勵電動機，在并勵繞組斷線后，電樞電流可能瞬間飆升至幾十安培，遠超其額定值，對電樞繞組的絕緣造成極大威脅。

對電機及相關設備的危害

電機損壞：“飛車” 現(xiàn)象產生的超高轉速會使電機的機械部件承受巨大的離心力。電機的轉子、軸承等部件可能因無法承受如此大的離心力而損壞，如轉子變形、軸承破裂等。同時，過大的電樞電流導致電樞繞組過熱，加速繞組絕緣老化，最終可能引發(fā)繞組短路，使電機徹底損壞。例如，在一些小型機床設備中，直流并勵電動機的并勵繞組斷線后，由于 “飛車” 和大電流的雙重作用，電機內部的機械部件和繞組在短時間內嚴重損壞，維修成本高昂，甚至需要更換整臺電機。

生產事故：在工業(yè)生產中，直流并勵電動機通常驅動著各種機械設備。當并勵繞組突然斷線導致電機異常運行時，可能引發(fā)生產事故。例如，在造紙廠中，直流并勵電動機驅動著造紙機的各個輥筒。若電機并勵繞組斷線，電機 “飛車” 可能導致紙張被高速撕裂，甚至引發(fā)設備故障，造成生產停滯，影響企業(yè)的正常生產秩序，帶來經濟損失。

安全隱患：直流并勵電動機的異常運行還可能對操作人員的人身安全構成威脅。高速旋轉的電機部件可能會因損壞而飛濺出來，對周圍人員造成傷害。此外，電機過熱引發(fā)的火災風險也不容忽視。在一些易燃環(huán)境中，如化工車間，電機過熱起火可能引發(fā)嚴重的火災事故，造成人員傷亡和財產損失。

直流并勵電動機的并勵繞組突然斷線會對電機本身及相關設備帶來諸多嚴重后果，從電機的轉速、電流異常，到電機損壞、生產事故甚至安全隱患。因此，在直流并勵電動機的使用過程中，必須加強對并勵繞組的監(jiān)測與維護，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，避免并勵繞組斷線等故障的發(fā)生，確保電機及整個生產系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。