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直流电机的介绍

发布时间:2019-01-01 11:58:39点击次数:1767

直流电机(direct current machine)是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机,将机械能转换为电能。

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

感应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心,大拇指指向导体运动方向,其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向。)

在图1.1所示瞬间,导体a b 、c d 的感应电动势方向分别由 b指向 a和由d 指向 c 。这时电刷 A呈正极性,电刷B 呈负极性。

图1.1 直流发电机原理模型

当线圈逆时针方向旋转180°时,这时导体c d 位于N 极下,导体a b 位于S 极下,各导体中电动势都分别改变了方向。

图1.2 直流发电机原理模型

从图看出,和电刷 A接触的导体永远位于 N极下,同样,和电刷 B接触的导体永远位于S 极下。因此,电刷 A始终有正极性,电刷 B始终有负极性,所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如果电枢上线圈数增多,并按照一定的规律把它们连接起来,可使脉振程度减小,就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。

折叠直流电动机

导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩,这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩,转矩的方向是逆时针方向,企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩),电枢就能按逆时针方向旋转起来。

图1.3 直流电动机的原理模型

当电枢转了180°后,导体 cd转到 N极下,导体ab转到S极下时,由于直流电源供给的电流方向不变,仍从电刷 A流入,经导体cd 、ab 后,从电刷B流出。这时导体cd 受力方向变为从右向左,导体ab 受力方向是从左向右,产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。

图1.4 直流电动机原理模型

因此,电枢一经转动,由于换向器配合电刷对电流的换向作用,直流电流交替地由导体 ab和cd 流入,使线圈边只要处于N 极下,其中通过电流的方向总是由电刷A 流入的方向,而在S 极下时,总是从电刷 B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向,从而形成一种方向不变的转矩,使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理。


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