2直流发电机的工作原理
2021年电机拖动知识点概要
电机拖动知识点概要1、直流发电机工作原理当原动机拖动电枢以恒定方向旋转式，线圈边将切割磁力线并感应出交变电动势，由于电刷和换向器的“整流”作用，使电刷极性保持不变，在电刷间产生直流电动势。
2、直流电动机的工作原理在电刷两端加直流电压，经电刷和换向器作用使同一主磁极下线圈边中的电流方向不变，该主磁极下线圈边所受电磁力的方向亦不变，从而产生单一方向的电磁转矩，使电枢沿同一方向连续旋转。
3、直流电机的可逆原理同一台电机既能作电动机亦能作发电机运行的现象。
4、直流电机的结构主要由静止的定子和旋转的转子构成，定子和转子之间存在气隙。
①定子由主磁极、换向极、机座、端盖、轴承、电刷装置等组成。
②转子转子的作用是感应电动势并产生电磁转矩；它包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、轴和风扇等。
5、直流电机电枢绕组（基本形式叠绕组和波绕组）分类单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组及混合绕组等。
单叠绕组特点同一个元件的出线端连接于相邻的两个换向片上，相邻元件依次串联，后一个元件的首端与前一个元件的尾端连在一起并接到同一个换向片上，最后一个元件首端与第一个元件尾端连在一起，形成一个闭合回路。
【注支路对数a等于电机的极对数p，即a=p】单波绕组特点同一个元件的两个出线端所接的两个换向片相隔接近于一对极距，元件串联后形成波浪形，所以称为“波绕组”。
【注并联支路数总是2，即极对数a=1】★单叠与单波绕组区别单叠绕组可通过增加磁极对数来增加并联支路对数，适用于低电压、大电流的电机。
单波绕组的并联支路对数a=1，每条并联支路数串联的元件数较多，适用于小电流、较高电压的电机。
6、直流电机分类（按励磁方式分）他励、并励、串励、复励7、主磁通和漏磁通定义及其作用同时与电枢绕组（即转子绕组）和励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为主磁通；只与励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为漏磁通。
主磁通与通电的转子绕组相作用产生电磁转矩，使电机转动；漏磁通无用。
直流电动机工作原理
直流电动机工作原理1. 概述直流电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各种电动设备中。
它的工作原理是利用直流电流在电磁场中的相互作用，使得电动机产生旋转运动。
直流电动机通常由定子、转子和电刷组成。
2. 定子定子是直流电动机的固定部分，通常由铁芯和绕组组成。
绕组由导线缠绕在铁芯上，形成多个线圈，每个线圈都经过一段定子绕组。
当电流通过绕组时，会在定子中产生一个磁场。
3. 转子转子是直流电动机的旋转部分，通常由铁芯、电枢和电刷组成。
电枢由导线缠绕在铁芯上，形成多个线圈，每个线圈都经过一段转子绕组。
当电通入电枢时，电枢会在转子上产生一个磁场。
4. 电刷电刷是直流电动机中非常重要的组件，它通常由碳材料制成。
电刷与定子和转子的绕组相连，用于供应电流到转子的绕组上。
电刷通过与转子绕组接触，将电流传递到转子上，同时也负责转子绕组中电流的引导。
5. 工作原理直流电动机的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：•步骤 1: 电流通过定子绕组，产生一个磁场。
•步骤 2: 电流通过电刷传递到转子绕组上，形成转子的磁场。
•步骤 3: 转子的磁场和定子的磁场相互作用，使得转子受到一个力的作用。
•步骤 4: 受到的力使得转子旋转。
•步骤 5: 转子旋转带动机械负载运动。
6. 工作原理详解在直流电动机中，电流在定子和转子的绕组之间形成一个相互作用的环路。
当电通入定子的绕组时，会在定子中产生一个磁场。
这个磁场通过定子的铁芯传导到外部。
同时，电刷将电流传递到转子的绕组上，形成了一个磁场。
由于转子上的磁场受到定子磁场的影响，两者之间形成了相互作用的力。
这个力被称为洛伦兹力，是由电流在磁场中的相互作用引起的。
洛伦兹力使得转子受到一个力的作用，从而产生旋转运动。
转子旋转的动力来自外部施加在转子上的机械负载。
通过调整电流的大小和方向，可以控制直流电动机的转速和转向。
电刷的设计和布局也对电机性能有一定影响。
7. 应用领域直流电动机由于其简单、可靠且易于控制的特点，在工业和家庭中得到广泛应用。
直流发电机的工作原理
直流发电机的工作原理关键信息项：1、直流发电机的定义和分类2、直流发电机的基本结构组成3、工作原理的主要步骤和过程4、磁场的产生与作用5、电枢绕组的运动与感应电动势6、换向器的功能与作用7、输出直流电压的特性和影响因素1、直流发电机的定义和分类11 直流发电机是一种将机械能转换为直流电能的装置。
它通过电磁感应原理，将输入的机械动力转化为电能输出。
111 按照励磁方式的不同，直流发电机可分为他励直流发电机、并励直流发电机、串励直流发电机和复励直流发电机。
112 他励直流发电机的励磁绕组由独立电源供电；并励直流发电机的励磁绕组与电枢绕组并联；串励直流发电机的励磁绕组与电枢绕组串联；复励直流发电机则同时具有并励和串励绕组。
2、直流发电机的基本结构组成21 直流发电机主要由定子、转子、电枢绕组、励磁绕组、换向器和电刷等部分组成。
211 定子通常包括主磁极和机座，主磁极提供磁场，机座用于支撑和固定整个电机。
212 转子由电枢铁芯、电枢绕组和转轴等构成，电枢绕组安装在电枢铁芯上，在磁场中旋转产生感应电动势。
213 电枢绕组是实现电能转换的关键部件，由许多导体按照一定规律连接而成。
214 励磁绕组用于产生磁场，其电流大小和方向决定了磁场的强度和方向。
215 换向器和电刷用于将电枢绕组中产生的交流电动势转换为直流电动势，并实现对外输出。
3、工作原理的主要步骤和过程31 当原动机带动直流发电机的转子旋转时，电枢绕组在磁场中做切割磁力线的运动。
311 根据电磁感应定律，导体在磁场中运动时会产生感应电动势。
312 由于电枢绕组中的导体不断交替地进入和离开磁场，其感应电动势的方向也在不断变化，形成交流电动势。
313 然而，通过换向器和电刷的作用，在电刷两端得到的是方向不变的直流电动势。
4、磁场的产生与作用41 直流发电机中的磁场通常由励磁绕组通电产生。
411 励磁电流通过励磁绕组时，在定子的主磁极中形成磁场。
412 磁场的强度和分布直接影响电枢绕组中感应电动势的大小和特性。
各种发电机的工作原理
各种发电机的工作原理发电机是一种将机械能转化为电能的装置，它通过电磁感应原理来工作。
根据不同的工作原理，发电机可以分为直流发电机和交流发电机两种类型。
1.直流发电机直流发电机基于洛伦兹定律和法拉第电磁感应定律来工作。
它由一个旋转的励磁部分和一个定子部分组成。
当励磁部分以恒定速度旋转时，通过定子部分的导线，会产生电流。
直流发电机的工作原理可以分为励磁和电流产生两个步骤：-励磁：励磁部分通过一个恒定电流的电磁铁或永磁产生磁场。
这个磁场穿过定子部分的导线，导致导线内的电子受到洛伦兹力作用，开始靠近或远离导线的一侧。
-电流产生：当导线螺旋在励磁部分上旋转时，导线内的电子会受到电磁感应力的作用。
当导线靠近导线的一侧时，电子会受到一个电场力的作用，引起电流流经导线。
当导线远离导线的一侧时，电子会受到相反的电场力的作用，导致电流方向改变。
通过电刷和换向器，输出的电流变为一个单一方向的直流电流。
2.交流发电机交流发电机基于电磁感应和电场相互作用原理来工作。
它由一个旋转的励磁部分和定子部分组成。
交流发电机的工作原理可以分为励磁、感应和电流产生三个步骤：-励磁：励磁部分通过一个恒定电流的电磁铁或永磁产生一个旋转的磁场。
-感应：磁场的旋转穿过定子部分的导线，导致定子内的电子受到洛伦兹力作用，引起电子在导线上移动。
-电流产生：当磁场穿过定子的导线旋转一定角度时，导线内的电子开始移动。
由于导线本身与磁场的相互作用，电子会在导线上沿着不同的方向移动，形成一个交变的电流。
交流发电机可以通过刷子和换向器将产生的交流电流输出为一个单一方向的交流电流。
此外，还存在其他类型的发电机，如涡轮发电机、风力发电机和太阳能发电机。
-涡轮发电机：涡轮发电机基于涡轮机和发电机的结合。
它通过涡轮叶片被一个高速流体（如水或汽车尾气）冲击转动，并将这个转动运动传递给发电机，从而产生电能。
-风力发电机：风力发电机基于风能转化为机械能然后转化为电能的原理。
直流电机工作原理和结构
一、直流电机的基本工作原理直流电机可分为直流电动机和直流发电机两大类，其工作原理可通过模型加以说明。
(一)直流发电机的工作原理图1—1所示为直流发电机的物理模型。
在图1—1中N、S为磁场，磁极固定不动，称为直流电机的定子。
abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连同导磁圆柱体是直流电机可转动部分，称为电机转子(又称电枢)。
线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可以随线圈一同转动的导电片上，该导电片称为换向片。
转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。
在定子与转子间有间隙存在，称为空气隙，简称气隙。
在直流发电机的模型中，当有原动机拖动转子以一定的转速逆时针旋转时，根据电磁感应定律可知，在线圈abcd中将产生感应电动势。
设每边导体中的感应电势为e，则线圈电势为2e，电势e的瞬时值为：式中，e为导体感应电动势，单位为V;BX为导体所在处的磁通密度，单位为Wb/m ;l为导体ab或cd的有效长度，单位为m;v为导体ab或cd与BX间的相对线速度，单位为m/s。
导体中感应电动势的方向可用右手定则确定。
在逆时针旋转情况下，如图1—1(a)所示导体ab在N 极下，感应电动势的极性为a点高电位，b点低电位;导体cd在S 极下，感应电动势的极性为c点高电位，d点低电位，在此状态下电刷A的极性为正，电刷B的极性为负。
当线圈旋转1800后，如图1—1(b)，导体ab在S极下，导体ab则在N极下，此时导体中的感应电动势方向已改变，但由于原来与电刷A接触的换向片已经与电刷B接触，而与电刷B接触的换向片时换到与电刷A接触，因此电刷A的极性仍为正，电刷B的极性仍为负。
从图1—1中可以看出，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总为正，而电刷B的极性总为负，在电刷两端可获得直流电动势。
实际直流发电机的电枢是根据实际应用情况需要有多个线圈。
线圈分布于电枢铁心表面的不同位置上，并按照一定的规定连接起来，构成电机的电枢绕组。
电动机和发电机的工作原理
电动机和发电机的工作原理电动机和发电机是现代工业中常见的电动设备，它们在各个领域都发挥着重要的作用。
本文将详细介绍电动机和发电机的工作原理，包括其基本原理、构造和工作过程。
一、电动机的工作原理电动机是将电能转换为机械能的装置，它通过电流在磁场中产生力，从而驱动电动机的转子转动。
电动机的工作原理可以分为直流电动机和交流电动机两种。
1. 直流电动机的工作原理直流电动机是最早发展起来的一种电动机，其工作原理基于安培定律和洛伦兹力。
当直流电流通过电动机的定子线圈时，产生的磁场与电动机的磁场相互作用，产生力矩使转子转动。
直流电动机通常由定子、转子、电刷和永磁体等组成。
2. 交流电动机的工作原理交流电动机是目前应用最广泛的一种电动机，其工作原理基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力。
交流电动机通常由定子、转子、电刷和电磁铁等组成。
当交流电流通过电动机的定子线圈时，由于电流的变化，产生的磁场与电动机的磁场相互作用，产生力矩使转子转动。
二、发电机的工作原理发电机是将机械能转换为电能的装置，它通过转动磁场在线圈中产生感应电动势，从而产生电流。
发电机的工作原理可以分为直流发电机和交流发电机两种。
1. 直流发电机的工作原理直流发电机是最早应用的一种发电机，其工作原理基于法拉第电磁感应定律。
当直流发电机的转子通过机械能驱动旋转时，导线在磁场中运动，产生感应电动势。
直流发电机通常由转子、定子、刷子和永磁体等组成。
2. 交流发电机的工作原理交流发电机是目前主要使用的一种发电机，其工作原理基于法拉第电磁感应定律。
交流发电机通常由转子、定子和电刷等组成。
当交流发电机的转子通过机械能驱动旋转时，由于磁场的变化，导线中产生感应电动势。
交流发电机通过旋转的转子和定子之间的电刷和换向器，将产生的交流电能输出。
三、电动机和发电机的应用电动机和发电机广泛应用于各个领域，包括工业、交通、农业和家庭等。
电动机可以驱动各种机械设备，如电动车、电梯、风力发电机等。
直流电机的工作原理
直流电机的工作原理
直流电机是一种常见的电动机，它通过直流电源提供电能，将电能转换为机械能，驱动机械装置运转。
直流电机的工作原理主要包括磁场产生、电流通路和力矩产生三个方面。
首先，直流电机的工作原理与磁场产生密切相关。
在直流电机中，通常会有一个磁场产生装置，它可以是永磁体或者电磁铁。
当电流通过磁场产生装置时，会在装置周围产生磁场，形成磁极。
这个磁场是直流电机工作的基础，因为它与电流之间会产生相互作用，从而产生力矩，驱动电机运转。
其次，直流电机的工作原理还与电流通路有关。
在直流电机中，电流通路是通过电刷和换向器来实现的。
电刷是连接电源和电机的导电装置，它与换向器配合工作，使得电流可以按照一定的规律在电机的绕组中流动。
这样，电流在磁场中产生作用，产生力矩，从而驱动电机转动。
最后，直流电机的工作原理还涉及到力矩的产生。
在直流电机中，当电流通过绕组时，会在绕组中产生磁场，这个磁场与磁场产生装置的磁场相互作用，产生力矩。
这个力矩会驱动电机转动，实现能量转换。
综上所述，直流电机的工作原理是通过磁场产生、电流通路和力矩产生三个方面相互作用，实现电能到机械能的转换。
通过对这些原理的深入理解，可以更好地掌握直流电机的工作特点，为实际应用提供理论支持。
电机与拖动基础试题库及答案
《电机与拖动基础》试题库及答案第一部分??直流电机一、填空题：1、直流电动机的工作原理是把 能转化为 能。
直流发电机的工作原理是把 能转化为 能。
（直流电；机械；机械；直流电）2、直流发电机的工作原理用 定则判断感应电动势的方向。
直流电动机的工作原理用 定则判断电磁力的方向。
（右手；左手）3、并励直流发电机自励建压的条件是_______;_______;_______。
(主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻)4、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_______时为电动机状态，当_______时为发电机状态。
（E a 〈U ；E a 〉U ）5、直流发电机的绕组常用的有_______和_______两种形式。
（叠绕组；波绕组）6、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______。
（相反；相同）7、电动势常数e C 与转矩常数T C 之间的关系为______。
（T C =e C ） 二、选择题1、电机的电流小于额定电流，称为（ ）运行。
（1） （1）欠载 （2）过载 （3）额定2、电机的电流大于额定电流，称为（ ）运行。
（2） （1）欠载 （2）过载 （3）额定3、某直流电机它的电枢与二个励磁绕组串联和并联，那么该电机为( )电机。
（3） （1）他励 （2）并励 （3）复励 （4）串励4、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（??）中。
（1） （1）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组5、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（??） （3） （1）去磁；（2）助磁；（3）不去磁也不助磁。
三、计算题1、一台并励直流电动机,铭牌数据如下:P N =，U N =220V ，I N =20A ，n N =1000r/min,电枢电阻R a =1Ω，△U b =1V ，励磁回路电阻R 1=440Ω，空载实验：当U=220V,n=1000r/min 时，I 0=2A ，试计算当电枢电流I a =10A 时,电机的效率（不计杂散损耗）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(1)主磁极的作用是产生励磁磁场。它由主磁极铁芯和励磁绕 组2个部分组成。 (2)换向极的作用是改善换向，减小电刷与换向器产生的换向 火花，一般装在两相邻的主磁极之间。 (3)机座。电机定子的外壳称为机座，作用有2个：一是用来 固定磁极；二是机座本身也是磁路的一部分。机座一为铸 钢件或钢板焊接而成。 (4)电刷装置。电刷装置的作用是用来引出直流电压或电流的。
2、直流发电机的励磁支路
• ⑴他励直流电机。励磁绕组与电枢绕组无连接关系， 而由其他直流电源对励磁绕组供电的电机称为他励直 流电机，永磁直流电机可看作他励直流电机。 • (2)并励直流电机。并励直流电机的励磁绕组与电枢绕 组机并联，作为并励发电机来说，是电机本身发出来 的端电压为励磁绕组供电。 • (3)串励直流电机。串励直流电机的励磁绕组与电枢绕 组串联后，再接于直流电源，这种直流电机的励磁电 流就是电枢电流。 • (4)复励直流电机。复励直流电机有并励和串励2个绕组， 若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方 向相同称为积复励、若两2个磁通方向相反，则称为差 复励。不同励磁方式的直流电机有着不同的特性，一 般直流发电机的主要励磁方式是他励式、并励式和复 励式。
第十七章
第二节
电从哪里来
科学探究: 怎样产生感应电流
濮阳市实验中学牛瑞杰
一、直流发电机的工作原理
如图1所示，在2个固 定的磁极N、S之间， 放着一个可以旋转的 圆柱形铁芯，铁芯上 固定着线罔abcd，线 圈a、d两端分别接在 2个与铁芯一起旋转 且互相绝缘的半铜环 上，经过2个固定不 变的电刷A、B与电 路相连。
当原动机拖动圆柱形铁芯在磁场中旋转时，线圈 便随着铁芯在磁场罩转动，线圈中就会产生交变 的感应电动势，经过2个互相绝缘的半圆铜环和 电刷的作用后，便成为外电路中的直流电。这种 能在磁场中转动的线圈是实现机电能量变换的枢 纽，所以直流电机转子又称为电枢。2个半网形 的铜环(铜片)就叫换向片，它们合在一起叫做换 向器。Leabharlann 三、直流发电机的电路和磁路
• 直流发电机的电路包括电枢电路和励磁支路。 直流电机电枢绕组的基本形式有2种，一种叫单 叠绕组；另一种叫单波绕组。 • 本文仅以单叠绕组为例。单叠绕组连接的特点 是元件2个出线端连接于相邻的2个换向片上， 所有相邻元件依次串联，即后一元件的首端与 前一元件的末端联在一起，并接在一换向片上。 最后一个元件的末端与第一个元件的首端连在 一起，形成一个闭合回路。这样，这种绕组的 任何2个紧相串联的后一个元件的端接部分紧叠 在前一个元件的端接部分上，同时元件2个出线 端所联的换向片之间的距离等于—个换向片的 宽度，所以这种绕组称为单叠绕组。
四、流发电机运行原理
• • • • • • • • • • 以电路、力学、能量守恒的基本定律为基础，建立直流电 机电压、转矩、功率3个平衡方程(稳态)。 电压平衡方程：EI=U+I凡，IR含绕组内阻和电刷压 降。 转矩平衡方程：T。=To+7k，T，、T0、，II绷分别为输入机械 转矩、阻转矩和电磁转矩。 功率平衡方程：①机械功率平衡方程：Pl-P。+Po，P，为 输入机械功率，P0、P0分别为电枢电功率和空载损耗功率。 ②电功率平衡方程：P0=P2+P删，P2为输出功率。P瞰为电枢 铜损。③功率流程如图6所示。
实践和分析表明，当每个磁极范围内的导体数 目大于8时，电势的脉振程度就小于l％。实际 上直流发电机线圈数是很多的，换向片数也很 多，换向后得到的电势脉振程度很小，完全可 以认为是恒定的直流电动势。以上说明了直流 发电机的工作原理。同时也说明了直流发电机 实际上是带有换向器的交流发电机。
二、直流发电机的结构
2、转动部分（电枢）
(1)电枢铁芯。电枢铁芯是主磁路的主要部分，同时 用以嵌放电枢绕组。 (2)电枢绕组。在直流发电机中，电枢绕组的作用是 产生感应电动势，同时它是进行能量变换的关键 部件，所以叫电枢。 (3)换向器。在直流发电机中，换向器配合电刷，能 将电枢线圈中感应产生的交变电动势转换为正负 电刷上引出的直流电动势。换向器是由许多换向 片组成的圆柱体，换向片之间用云母片绝缘。 ⑷转轴。转轴起转子旋转的支撑作用，需要有一定 的机械强度和刚度。一般用圆钢加工而成。
图1中感应电动势的方向按右手定则确定，由 于电枢连续旋转，线圈边ab和cd交替地切割 N极和s极下的磁力线。每个线圈边和整个线 圈中的感应电势的方向是交变的，线圈内的感 应电势是交流电势，而在电刷A、B端的电势 却为直流电势(确切来说，是方向不变的脉振 电势)，因为在电枢转动过程中，无论电枢转 到什么位置，在换向器的换向作用下，电刷A 通过换向片所引出的电势始终是切割N极磁力 线的线圈边中的电势，因此电刷A始终有正极 性。同样道理，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 势。如果每极下的线圈数目愈多，电势的脉振 就愈小。
1、单叠绕组四级直流电机电枢电路
• 从图2可看出，4个电刷将20个串联成一个闭 合回路的元件划分成4个支路，每个支路中的 元件电动势相加，得到支路最大电动势，也 就是电枢电动势，将同极性的电刷连接起来， 靠电刷、换向器引出外电路来，就形成向外 电路供电的2个极A(+)和B(一)。从图2中还可 以看到有4个元件被电刷短路，各支路中不包 括它们的电动势。被短路的元件正处在磁极 的中性面上，不产生感应电动势，所以不会 影响支路总电动势的数值，每条支路的最大 电动势是一个极下面的各元件感应电动势的 总和。虽然当电枢旋转时，一个极下的元件 不断变化，但是电刷的位置却是固定的，所 以组成一条支路的元件数目不变，总电动势 的数值不变。
五、直流发电机的应用