直流電機(jī)的工作原理.doc

1、直流電機(jī)的工作原理一.直流電機(jī)的物理模型圖解釋這是分析直流電機(jī)的物理模型圖。其中，固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極；固定部分還有電刷。轉(zhuǎn)動(dòng)部分有環(huán)形鐵心和繞在環(huán)形鐵心上的繞組。 (其中 2 個(gè)小圓圈是為了方便表示該位置上的導(dǎo)體電勢(shì)或電流的方向而設(shè)置的 )上圖表示一臺(tái)最簡(jiǎn)單的兩極直流電機(jī)模型， 它的固定部分（定子）上，裝設(shè)了一對(duì)直流勵(lì)磁的靜止的主磁極 N 和 S，在旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）上裝設(shè)電樞鐵心。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。 在電樞鐵心上放置了由 A 和 X 兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個(gè)圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固

2、定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對(duì)固定不動(dòng)的電刷 B1 和 B2，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。二 .直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)的原理圖直流發(fā)電機(jī)是機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能的電氣設(shè)備。如何轉(zhuǎn)換？分以下步驟說明：設(shè)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以每分轉(zhuǎn) n 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)內(nèi)部的固定部分要有磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)可以是如圖示的磁鐵也可以是磁極鐵心上繞套線圈，再通過直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)。其中If 稱之為勵(lì)磁電流。這種線圈每個(gè)磁極上有一個(gè)，也就是，電機(jī)有幾個(gè)磁極就有幾個(gè)勵(lì)磁線圈，這幾個(gè)線圈串聯(lián)（或并聯(lián)）起來就構(gòu)成了勵(lì)磁繞組。這里要注意各線圈通過電流的方向不可出錯(cuò)。在以上條件下環(huán)外導(dǎo)體將

3、感應(yīng)電勢(shì)，其大小與磁通密度B、導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度 l 和導(dǎo)體切割磁場(chǎng)速度 v 三者的乘積成正比，其方向用右手定則判斷。但是要注意某一根轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電勢(shì)性質(zhì)是交流電。而經(jīng)電刷輸出的電動(dòng)勢(shì)確是直流電了。這便是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。三.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)的原理圖對(duì)上一頁所示的直流電機(jī)，如果去掉原動(dòng)機(jī)，并給兩個(gè)電刷加上直流電源，如上圖（a）所示，則有直流電流從電刷 A 流入，經(jīng)過線圈 abcd，從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體 ab 和 cd 收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個(gè)轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖（ b）所示的位置，電刷 A 和

4、換向片 2 接觸，電刷 B 和換向片 1 接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動(dòng)方向是 dcba，從電刷 B 流出。此時(shí)載流導(dǎo)體 ab 和 cd 受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。實(shí)用中的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的繞組也不是由一個(gè)線圈構(gòu)成，同樣是由多個(gè)線圈連接而成，以減少電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，繞組形式同發(fā)電機(jī)。將直流電動(dòng)機(jī)的工作原理歸結(jié)如下：將直流電源通過電刷接通電樞繞組，使電樞導(dǎo)體有電流流過。電機(jī)內(nèi)部有磁場(chǎng)存在。載流

5、的轉(zhuǎn)子（即電樞）導(dǎo)體將受到電磁力 f 的作用 f=Blia（左手定則）所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力作用于轉(zhuǎn)子， 使轉(zhuǎn)子以 n(轉(zhuǎn)/ 分)旋轉(zhuǎn)，以便拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載。§ 1.2直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)這是一臺(tái)國(guó)產(chǎn)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)裝配圖和結(jié)構(gòu)剖面圖。旋轉(zhuǎn)電機(jī)都是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，每一部分也都由電磁部分和機(jī)械部分組成，以便滿足電磁作用的條件。換向極用來改善換向。旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括定子 (電磁部分 ,機(jī)械部分 )和轉(zhuǎn)子 (機(jī)械部分 ,電磁部分 )定子：主磁極（勵(lì)磁繞組主極鐵心）換向極（繞組和鐵心）機(jī)座端蓋電刷裝置轉(zhuǎn)子：電樞繞組電樞鐵心換向器轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇定子的主要部件包括：直流電機(jī)的定子由主磁極、機(jī)座、換向極、端蓋和

6、電刷裝置等部件組成。主磁極主磁極的作用是建立主磁場(chǎng)。絕大多數(shù)直流電機(jī)的主磁極不是用永久磁鐵而是由勵(lì)磁繞組通以直流電流來建立磁場(chǎng)。主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一端的擴(kuò)大的部分稱為極靴，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場(chǎng)分布，并使勵(lì)磁繞組容易固定。為了減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于齒槽移動(dòng)引起的鐵耗， 主磁極鐵心采用 11.5mm 的低碳鋼板沖壓一定形狀疊裝固定而成。主磁極上裝有勵(lì)磁繞組，整個(gè)主磁極用螺桿固定在機(jī)座上。主磁極的個(gè)數(shù)一定是偶數(shù)，勵(lì)磁繞組的連接必須使得相鄰主磁極的極性按 N，S極交替出現(xiàn)。機(jī)座機(jī)座有兩個(gè)作用，一是作為主磁極的一部分，二是作為電機(jī)的結(jié)構(gòu)框架。機(jī)座中作為磁通通路疊部分稱為磁軛。機(jī)座一般用厚鋼板彎成筒形以后焊成，或者用鑄鋼件（小型機(jī)座用鑄鐵件）制成。機(jī)座的兩端裝有端蓋。換向極換向極是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個(gè)小磁極，它的作用是改善直流電機(jī)的換向情況，使電機(jī)運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生有害的火花。換向極結(jié)構(gòu)和主磁極類似，是由換向極鐵心和套在鐵心上的換向極繞組構(gòu)成，并用螺桿固定在機(jī)座上。換向極的個(gè)數(shù)一般與主磁極的極數(shù)相等，在功率很小的直流電機(jī)中，也有不裝換