直流电机工作原理

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1、直流电机原理电机概述电机的定义电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，是电动机和发电机的统称。将电能转换为机械能的电机称为电动机；将机械能转换为电能的电机称为发电机。工作原理电磁感应定律、电磁力定律及电流的磁效应。电机分类：变压器直流电机伺服电动机、步进电动机、测速发电机回转变压器、自整角机、直线电动机电力变压器：升压变压器、降压变压器动力电机微特电机感应电机同步电机感应电动机感应发电机交流电机同步电动机同步发电机同步补偿机直流电动机直流发电机旋转电机静止电机特种变压器：自耦、三绕组、互感器直流电机基本理论及结构直流电机优缺点

2、：优点：起动性能和调速性能好，过载能力大。缺点：存在电流换向问题，结构工艺复杂，使用有色金属多，价格昂贵，运行可靠性差。直流电机发展形势：随着近年来电力电子学和微电子学的迅速发展，将逐步被交流调速电动机取代，直流发电机则正在被电力电子器件整流装置所取代。但在今后一个相当长的时期内，直流电机仍将在许多场合继续发挥作用。直流电机的可逆原理直流电机直流电机的可逆原理：一台电机既可作为发电机运行，又可作为电动机运行。感应电动势——“发电作用”电磁转矩——“电动作用”发电机：主电动势反转矩电动机：反电动势主转矩原动机Ea>U电负载电源E

3、a

4、：垂直于磁力线的导体通过电流时，会受到力的作用。力的方向用左手定则确定：若与磁力线垂直的导体通过电流，导体受的力为：F=B·L·IF：力，NB：磁感应强度,Wb/m2或T(特斯拉)L:导体的有效长度，mI：导体中的电流，A若导体与磁力线发生相对运动，导体中感应的电势为：E=B·L·VE：感应电势，VB：磁感应强度,Wb/m2或T(特斯拉)L:导体的有效长度，mV：导体的运动速度，m/s感应电动势的方向用右手定则确定：直流电机的基本工作原理(2)电磁感应定律：若导体切割磁力线，导体中会产生感应电动势。直流电机的基本工作原理(

5、3)电流磁效应：通电的导体周围会产生磁场。磁场的方向用右手螺旋定则确定：直流电机基本工作原理AB直流电机物理模型直流电机的物理模型如图所示。线圈在磁场中旋转，线圈的两条边分别与两个彼此绝缘而且与线圈同轴旋转的铜片连接，铜片上又各压着一个固定不动的电刷。电刷换向片直流发电机原理IaEaT1T1.原动机提供机械转矩T1，带动线圈逆时针旋转，当换向片A接电刷A’，换向片B接电刷B’时线圈感应电动势：A为高电位，B为低电位；电流：由A流出，由B流入；电磁转矩：方向顺时针；2.原动机提供机械转矩T1，带动线圈逆时针旋转，当换向片A接电刷

6、B’，换向片B接电刷A’时线圈感应电动势：B为高电位，A为低电位；电流：由B流出，由A流入；电磁转矩：方向顺时针；BA结论：线圈内部电流I交变，感应电动势Ea交变，但电刷电动势方向不变，电磁转矩T方向与T1相反。直流电动机原理IaEaT1.电源正接换向片A，电源负接换向片B电流：由A流进，由B流出；电磁转矩：方向逆时针；线圈感应电动势：A为高电位，B为低电位。2.线圈逆时针旋转——电源正接换向片B，电源负接换向片A电流：由B流进，由A流出；电磁转矩：方向逆时针；线圈感应电动势：B为高电位，A为低电位。AB结论：线圈内部电流Ia

7、交变，感应电动势Ea交变，且与电流方向相反，电磁转矩T方向不变。发电机①右手定则判定电流方向②左手定则判定转矩方向电动机①左手定则判定T方向②右手定则判定感应电动势方向电动机和发电机都有电磁转矩。T与n方向相反，E与Ia方向相同吸收输入机械功率，输出电功率。空载阻转矩NSn·○TT0T1电磁转矩原动机T与n方向相同输出机械功率S□×Nn·○T2·○TT0负载电枢电势的性质直流发电机的工作原理图直流电动机的工作原理图直流发电机：电源电势(与电枢电流同方向)直流电动机：反电势(与电枢电流反方向)电磁转矩的性质直流发电机的工作原理图

8、直流电动机的工作原理图发电机——制动转矩(与转速方向相反)电动机——驱动转矩(与转速方向相同)主磁极换向磁极电刷装置机座端盖磁极铁心励磁绕组电刷刷握绝缘支架压紧力调整装置转子定子直流电机（产生励磁磁场）（产生电动势，流过电流，产生电磁转矩）转轴电枢铁心电枢绕组换向器1、结构直