直流电机工作原理与基本理论
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电机学-直流电机原理与绕组
几何中性线
15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
+－
+
－
N
+S
－N
S
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
+
－
整理课件
－
电路图
结合电刷的放置， 得到该瞬时的电路图
每个极下的元件组成一条支路。 即单迭绕组的并联支路数正好等 于电机的极数。 这是单整迭理课绕件组的重要特点之一。
D a (弧长)
2p
Z （槽数）
2p
（电角度）
整理课件
有关电枢绕组名词、术语
元件（线圈）：
第一节距y1 y1
每一个元件的两个元件边在电枢表面所跨的距离， 常用槽数来表示
第二节距y2（y2<0）
联接在同一个换向片上两个不同元件的元件 边在电枢表面跨过的距离
合成节距y： y=y1+y2
0
整理课件
A
If0 If
I fN F f 0 IN
直流电机的空载磁场
空载时，励磁磁动势主要消
耗在气隙上。当忽略铁磁材料的
极靴
磁阻时，主磁极下气隙磁通密度
极身
的分布就取决于气隙的大小和形 状。
磁极中心及附近的气隙小且
几何中性线
均匀，磁通密度较大且基本为常 数，靠近极尖处，气隙逐渐变大，
（a）气隙形状
整理课件
三、直流电机的额定值
额定容量PN： 输出功率 额定电压UN：额定状态下出线端电压； 额定电流IN：额定状态下出线端电流； 额定转速n： 额定状态下的电机转速
★
直流发电机： 电功率PN＝UN·IN 直流电动机： 机械功率PN＝UN·IN ·
直流电动机(原理)
额定电压UN 对于电动机，UN是指电枢上的输入额定电压；对于发电机， UN是指电枢输出的额定电压。 额定电流IN IN是指电机在额定电压下，运行于额定功率时对应的输入（电 动机）或输出（发电机）的电流值。 额定效率ηN
电动机 PN U N I N N 103 kW 发电机 PN UNIN 103 kW
2、直流电动机工作原理
2、直流电动机工作原理
直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。 此时电枢线圈中将有电流流过。 在磁场作用下，有导体产生F=BIL。该电磁力形成电磁转矩,使 电机转子旋转。
思考：电磁力的方向怎么判断？大小与哪些因素有关？分析转动过程？
换向极绕组与电枢绕组串联, 换向磁极的作用是消弱电枢磁场。
（3）电刷装置 与换向器配合,完成交直流的互换。数目与主磁极相同。
电刷座
电刷
3.转子 又称为电枢
（1）电枢铁心
既是主磁路的一部分， 又可以放置电枢绕组。 （2）电枢绕组 电枢绕组与换向器联结。 主要作用产生感应电动势和电 磁转矩，实现机电能量的转换。 （3）换向器 换向器由许多彼此绝缘的钢 质换向片组成一个圆柱体，装在 转子转轴的一端，与电刷装置配 合,完成直流与交流的互换。
二、直流电动机的种类和铭牌
1. 直流电机绕组端子标号： 电枢绕组：始端A1－末端A2 ；换向绕组：始端B1－末端B2 ； 补偿绕组：始端C1－末端C2 ；串励绕组：始端D1末端D2 ； 并励绕组：始端E1－末端E2 ；他励绕组：始端F1－末端F2 2.直流电动机的分类 直流电动机按产生磁场的方式来进行区分，分为两大类：他励和自励。 他励是指通入电动机定子中，产生磁场的电 流If与通入电动机转子，产生转矩的电流 Ia分 别由两个电源提供。 他励的特点是,励磁电流If的大小与 电枢电压U及负载等参数无关。
电动机 PN U N I N N 103 kW 发电机 PN UNIN 103 kW
2、直流电动机工作原理
2、直流电动机工作原理
直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。 此时电枢线圈中将有电流流过。 在磁场作用下，有导体产生F=BIL。该电磁力形成电磁转矩,使 电机转子旋转。
思考：电磁力的方向怎么判断？大小与哪些因素有关？分析转动过程？
换向极绕组与电枢绕组串联, 换向磁极的作用是消弱电枢磁场。
（3）电刷装置 与换向器配合,完成交直流的互换。数目与主磁极相同。
电刷座
电刷
3.转子 又称为电枢
（1）电枢铁心
既是主磁路的一部分， 又可以放置电枢绕组。 （2）电枢绕组 电枢绕组与换向器联结。 主要作用产生感应电动势和电 磁转矩，实现机电能量的转换。 （3）换向器 换向器由许多彼此绝缘的钢 质换向片组成一个圆柱体，装在 转子转轴的一端，与电刷装置配 合,完成直流与交流的互换。
二、直流电动机的种类和铭牌
1. 直流电机绕组端子标号： 电枢绕组：始端A1－末端A2 ；换向绕组：始端B1－末端B2 ； 补偿绕组：始端C1－末端C2 ；串励绕组：始端D1末端D2 ； 并励绕组：始端E1－末端E2 ；他励绕组：始端F1－末端F2 2.直流电动机的分类 直流电动机按产生磁场的方式来进行区分，分为两大类：他励和自励。 他励是指通入电动机定子中，产生磁场的电 流If与通入电动机转子，产生转矩的电流 Ia分 别由两个电源提供。 他励的特点是,励磁电流If的大小与 电枢电压U及负载等参数无关。
第3章直流电机原理
电动势平衡方程式:
根据基尔霍夫第二定律，对任一有源的闭合回路，所有电动势之和
等于所有电压降和（ EU）， 有：
+
Ea UIaRa
U
-
Uf If Rf
其中：Ea Cen
R a ：电枢回路总电阻 R f ：励磁回路总电阻
Ia T1 n Ea T0 T
If
他励
转矩平衡方程式：
直流发电机在稳态运行时，电机的转速为n，作用在电枢上的转矩共
一、直流电机的磁路和励磁方式：
1.磁路
2.直流电机的磁势 主极磁势: Ff=IfWf 电枢磁势: Fa=IaWa 换向极磁势: FK=IKWK ( IK=Ia)
3.直流电机的励磁方式：主极励磁线圈的供电方式
直流电机的励磁方式
他励式
自励式
并励式
串励式
复励式
(不同励磁方式电机的特性不同)
二、空载时直流电机的磁场分布
2）电枢绕组：电枢绕组是由许多按一定规律联接的线圈组 成，它是直流电机的主要电路部分，也是通过电流和感应电动 势，从而实现机电能量转换的关键性部件。
3.4 直流电机的铭牌数据(额定值)
为了使电机安全可靠地工作，且保持优良的 运行性能，电机厂家根据国家标准及电机的 设计数据，对每台电机在运行中的电压、电 流、功率、转速等规定了保证值，这些保证 值称为电机的额定值。
仅交链励磁绕组本身不进入电枢铁心不和电枢绕组相交链不能在电枢绕组中感应电动势及产生电磁转矩极靴下气隙远远小于极靴之外的气隙显然极靴下沿电枢圆周各点的主磁场将明显大于极靴范围以外在两极之间的几何中心线处磁场等于零
直流电机的优缺点
直流发电机的电势波形较好，受电磁干扰的影响小。 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。 直流电机由于存在换向器，其制造复杂，价格较高。
第1章 直流电动机基本理论及结构
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1.1 直流电动机的原理与结构
电动机铭牌上所标的数据为额定数据.具体含义有以下几点。 电动机铭牌上所标的数据为额定数据 具体含义有以下几点。 具体含义有以下几点 1.型号 型号 电动机的型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯 数字表示。 数字表示。 2.直流电动机的额定值 直流电动机的额定值 (1)额定功率 N是指电动机在额定状态下运行时轴上输出的 额定功率P 额定功率 机械功率.又称为额定容量 又称为额定容量(W) 机械功率.又称为额定容量(W) 。它等于额定电压和电流的 乘积再乘上电动机的效率. 乘积再乘上电动机的效率 (2)额定电压 N是指电动机寿命期内安全工作的最高电压 额定电压U 额定电压 (V). (3)额定电流 N是指电动机轴上带有额定机械负载时的输人 额定电流I 额定电流 电流(A). 电流 (4)额定转速 N是指在额定电压、额定电流和额定输出功率 额定转速n 额定转速 是指在额定电压、 的情况下电动机运行时的旋转速度(r/min) . 的情况下电动机运行时的旋转速度
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1. 2 直流电动机电枢绕组
1.2.2 电枢绕组的基本要求及绕制规则
对电枢绕组的基本要求是:一方面能够产生足够大的电动势 对电枢绕组的基本要求是 一方面能够产生足够大的电动势. 一方面能够产生足够大的电动势 通过一定大小的电流.产生足够的转矩 产生足够的转矩;另一方面要尽可能节 通过一定大小的电流 产生足够的转矩 另一方面要尽可能节 约材料.结构简单 结构简单。 约材料 结构简单。 绕组是由元件构成的一个元件由两条元件边和端接线组成。 绕组是由元件构成的一个元件由两条元件边和端接线组成。 元件边放在槽内.能切割磁力线产生感应电动势 称为“‘ 能切割磁力线产生感应电动势.称为“‘有 元件边放在槽内 能切割磁力线产生感应电动势 称为“‘有 效边” 端接线放在槽外 不切割磁力线.仅作为连接线使用 端接线放在槽外.不切割磁力线 仅作为连接线使用。 效边”;端接线放在槽外 不切割磁力线 仅作为连接线使用。 为了便于嵌线.每个元件的一个边放在某一个槽的上层 每个元件的一个边放在某一个槽的上层.称为 为了便于嵌线 每个元件的一个边放在某一个槽的上层 称为 上层边.另一个边则放在另一个槽的下层 称为下层边。 另一个边则放在另一个槽的下层.称为下层边 上层边 另一个边则放在另一个槽的下层 称为下层边。绘图 为了表达清晰.将上层边用实线表示 时.为了表达清晰 将上层边用实线表示，下层边用虚线表示。 为了表达清晰 将上层边用实线表示，下层边用虚线表示。
电机学
产生:电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受电磁力的作用,
该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。
pN ΦI a CT ΦI a 大小: Tem 2 πa pN 其中C T 为电机的转矩常数，有 CT 9.55Ce 2 πa
可见，制造好的直流电机其电磁转矩与气隙磁通及电枢电 流成正比
性质: 发电机——制动(与转速方向相反)；
Ce为电势的结构常数， 由绕组结构决定。可 见感应电势正比于每 极磁通量和转子转速。 这一感应电势公式把 电量Ea、机械量n、磁 场量Φ联系起来了。
第2章 直流电机的基本理论 一、电枢绕组的感应电动势
设气隙磁场的分布所示，则每 根导体的感应电动势为 式中，
— 导体所在处的气隙磁密；
v
l
— 导体的有效长度； — 导体相对气隙磁场的速度。
第2章 直流电机的基本理论 二、发电机功率平衡方程
功率流程图（永磁式时）
第2章 直流电机的基本理论
功率平衡方程 P1=PM+pm+pFe+pΔ=P2+pa+pb+pf+pm+pFe+pΔ =P2+Σp 电磁功率PM：从机械功率转化为电功率的那一部分功 率,它是能量形态变化的基础。 PM= TΩ=CTΦIaΩ=pN/(2πa)ΦIa*(2πn/60) =pN/(60a)ΦnIa= EaIa
第2章 直流电机的基本理论 2.4电枢绕组中的感应电势
• 当电枢以一定的转速n向一个方向转动时，电枢绕 组的导体便会切割磁力线，产生感应电势。 • 由电刷引出的感应电势Ea也就是每条支路的感应 电势，即一条支路中所有串联导体的感应电势之 和。 • 本节将推导感应电势的计算公式。
电机学(刘颖慧)课件第2章直流电机基本理论
Department of Electrical Engineering, HUT
电机学 Electric machinery
2.1.5 直流电机的结构
❖ 直流电机由定子和转子两大部分构成，两者之间存在气隙。 ❖ 定子主要用来建立主磁场，并作为电机的机械支撑，包括主
磁极、换向极、机座、电刷装置和端盖等部件。 ❖ 转子又称为电枢，主要包括电枢铁心、电枢绕组和换向器等
❖ 换向器
❖ 对于发电机，换向器的作用是将电枢绕组中的交变电动势转 变为直流电动势向外部输出直流电压；
❖ 对于电动机，它是将外界供给的直流电流转变为绕组中的交 变电流以使电机旋转。
（a) 换向片
图2.1.7 换向器结构
（b) 换向器
Department of Electrical Engineering, HUT
第2章 直流电机基本理论
直流电机是指能输出直流电流的发电机或通入直 流电流而产生机械运动的电动机。
直流电动机具有良好的启动性能和宽广平滑的调 速特性。
直流发电机主要做直流电源。
电机学 Electric machinery
2.1 直流电机的基本原理与结构
❖ 电机的分类： ❖ 应用电磁原理实现电能与机械能互换的旋转机械，统称为电
Department of Electrical Engineering, HUT
电机学 Electric machinery
电枢绕组设计的基本要求：
1.电动势大，波形好； 2.电流大，产生并承受的电磁力和电磁转矩大； 3.结构简单，连接可靠； 4.便于维修； 5.换向性能好；
电枢绕组的类型：
1.叠绕组：单叠绕组和复叠绕组； 2.波绕组：单波绕组和复波绕组； 3.蛙绕组：叠绕组和波绕组的组合；
电机学 Electric machinery
2.1.5 直流电机的结构
❖ 直流电机由定子和转子两大部分构成，两者之间存在气隙。 ❖ 定子主要用来建立主磁场，并作为电机的机械支撑，包括主
磁极、换向极、机座、电刷装置和端盖等部件。 ❖ 转子又称为电枢，主要包括电枢铁心、电枢绕组和换向器等
❖ 换向器
❖ 对于发电机，换向器的作用是将电枢绕组中的交变电动势转 变为直流电动势向外部输出直流电压；
❖ 对于电动机，它是将外界供给的直流电流转变为绕组中的交 变电流以使电机旋转。
（a) 换向片
图2.1.7 换向器结构
（b) 换向器
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第2章 直流电机基本理论
直流电机是指能输出直流电流的发电机或通入直 流电流而产生机械运动的电动机。
直流电动机具有良好的启动性能和宽广平滑的调 速特性。
直流发电机主要做直流电源。
电机学 Electric machinery
2.1 直流电机的基本原理与结构
❖ 电机的分类： ❖ 应用电磁原理实现电能与机械能互换的旋转机械，统称为电
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电机学 Electric machinery
电枢绕组设计的基本要求：
1.电动势大，波形好； 2.电流大，产生并承受的电磁力和电磁转矩大； 3.结构简单，连接可靠； 4.便于维修； 5.换向性能好；
电枢绕组的类型：
1.叠绕组：单叠绕组和复叠绕组； 2.波绕组：单波绕组和复波绕组； 3.蛙绕组：叠绕组和波绕组的组合；
4极直流电机的结构_理论说明以及概述
4极直流电机的结构理论说明以及概述1. 引言1.1 概述在现代工业中，电动机作为一种重要的动力设备，被广泛应用于各个领域。
而4极直流电机作为一种常见而有效的电动机类型，具有结构简单、启动转矩大以及调速范围广等优点，因此在许多场合下受到广泛关注和使用。
本文将对4极直流电机的结构、理论原理以及概述进行详细说明和分析。
首先，我们将介绍4极直流电机的整体结构，并详细讨论其外壳和定子结构以及转子结构。
随后，我们将解释磁场产生的机制，并探讨其与电流之间的关系。
接下来，我们将对4极直流电机的理论原理进行深入分析。
我们将解析其工作原理，并研究磁场变化与电流之间的相互关系。
此外，我们还会对转速稳定性进行分析，以了解该类型电机在不同负载情况下的性能表现。
最后，在本文的概述部分中，我们将探讨4极直流电机在实际应用领域中的具体应用情况，并评估其优势与劣势。
我们还将探讨该技术的发展趋势和前景，以展望其未来在工业领域的应用潜力。
通过对4极直流电机结构、理论说明和概述的研究，我们可以更全面地了解并认识这一类型的电机，并为其在实际应用中提供有价值的参考和指导。
因此，本文具有一定的理论与实践意义，并对相关领域的学者、工程师和研究人员具有一定参考价值。
2. 4极直流电机的结构2.1 外壳和定子结构4极直流电机是一种将电能转化为机械能的设备，其结构主要由外壳和定子组成。
外壳通常由金属材料制成，具有良好的散热性能和机械强度，以保护内部元件不受外界环境影响。
定子是电机的固定部分，也称为齿轮组。
它由绕组和铁芯组成。
绕组是多股导线经过特定的方式绕制而成，通过通入电流产生磁场。
2.2 转子结构转子是直流电机中的旋转部分，包括转子轴、绕组及磁极等。
转子轴通常使用高强度材料制成，以承受机械载荷并确保正常运行。
绕组则与定子绕组相连接，在通入电流后产生力矩使得转子旋转。
磁极是固定在转子上的磁体，根据应用需求可有多个磁极。
2.3 磁场产生机制在4极直流电机中，磁场产生是通过将直流电源连接到定子绕组上来实现的。
直流电机的基本理论
交轴磁势和直轴磁势
发电机 电动机
β
发电机 电动机
2β
发电机 电动机
2β
电枢磁势
交轴分量
Faq
直轴分量
Fad
分析直流电动机电刷移位
N N
电动机
2β
逆向移刷
顺向移刷
电刷偏移对主磁场的作用
电刷顺转向偏移 发电机 电动机 直轴去磁 直轴助磁 电刷逆转向偏移 直轴助磁 直轴去磁
以直流电机为例思考电枢反应
N
N
3-5 电磁转矩和电磁功率
一、电磁转矩
电枢绕组中有电枢电流流过时, 电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受 电磁力的作用,该力与电枢铁心半径之积称为电 电磁力的作用,该力与电枢铁心半径之积称为电 磁转矩。 磁转矩。
一根导体的平均电磁力： 一根导体的平均电磁力：
fav = Bav ⋅ l ⋅ ia
1、当电刷在几何中性线上时
将主磁场分布和电枢 磁场分布叠加， 磁场分布叠加，得到 的负载电机磁场分布 情况如图。 情况如图。
合成磁势曲线
饱和时磁阻 不为常数不 能简单叠加
电枢磁场磁通 密度分布曲线
Bδx
主磁场的 磁通密度 分布曲线 不饱和两条曲线逐点叠 加后得到负载时气隙磁 场的磁通密度分布曲线
直流电机的损耗 损耗和 3-6 直流电机的损耗和基本方程 一、直流电机中的损耗
轴承摩擦/ 机械损耗 pm :轴vs轴承摩擦/电刷 换向器摩擦/通风损耗等。 轴承摩擦 电刷vs 换向器摩擦/通风损耗等。 这些损耗主要与转速有关，转速变化不大时，基本为常量。 这些损耗主要与转速有关，转速变化不大时，基本为常量。 电枢铁心中磁场交变， 铁心损耗 pFe :电枢铁心中磁场交变，会产生涡流损耗和磁滞损 铁耗近似与磁密的平方及转速的1.2~1.5次方成正比。 次方成正比。 耗。铁耗近似与磁密的平方及转速的 次方成正比 2 励磁损耗 pf : pf = U f I f = I f Rf
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单位：Wb
E = CEΦ n (V)
CE 电动势常数：
单位：r/min
4 pN
CE = 60
3. 方向：由Φ 和 n 共同决定。
4. 性质
发电机为电源电动势；电动机为反电动势。
2pN CT =
CE =
4pN 60
CT CE
=
60 2
= 9.55
7.2 直流电机的基本结构
4. 额定转速 nN 5. 额定励磁电压 UfN 6. 额定励磁电流 IfN ※ 额定状态 ：
指 U、I、P、n 均为额定值的状态。 ※ 满载状态 ：
指 I = IN 的状态。
7.3 直流电机的电枢反应
N
N
物理
中心线
几何
中心线
S
励磁磁场 （空载磁场）
电枢磁场
物理 中心线
5' 2 4' 1 3' 12
※ 并联支路对数：a = 2。 ※ 电刷的中心线对着磁极的中心线。
7.2 直流电机的基本结构
单叠绕组的展开图
磁极中心线
1 2 3N 5 6S 8 9N 11 12S
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A1
B1
A2
B2
※ 电刷的中心线对 着磁极的中心线：
旋转
机械 负载
反电 做功 动势
7.1 直流电机的工作原理
二、直流发电机的工作原理
N
－
E
＋
S
N
－
E
＋
S
电磁 关系
原动机 做功
Φ
感应电动 势、电流
换向
输出 直流电
电磁转矩 （阻转矩）
7.2 直流电机的基本结构
一、主要部件
1. 定子 (1) 主磁极 (2) 换向磁极 (3) 机座 (4) 端盖等
(a) 主磁极
① 电刷之间的电动 势最大。
② 被电刷短接的元 件电动势为零。
※ 习惯称 “电刷放在 几何中心线位置”。
几何中心线
7.2 直流电机的基本结构
直流电机的结构 电枢
7.2 直流电机的基本结构
电机装配图
更多的图片
7.2 直流电机的基本结构
直流电机
更多的图片
7.2 直流电机的基本结构
二、励磁方式
1. 直流电动机按励磁方式分类
AB
8
5
7
4
7 12
6 34
6 81
5 23
A
B
A
B
87 65
7 6 54
结论：整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路。
7.2 直流电机的基本结构
直流电枢绕组
1 2 34
1 2 34
Ia ＋
e Ae
＋e e
Ee e
－e e
B
Ia
－＋
e Ae
＋
e e
E
e － e
e eB
－
87 65
87 65
Φ
l
·l i
R
= 4aN · ·Φ i 2pN
电枢电流 Ia
= ·Φ · 2ai
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势
2. 大小
单位：Wb
T = CTΦ Ia (N·m)
CT 转矩常数：
单位：A
2pN CT =
3. 方向
由Φ 和 Ia 共同决定。 4. 性质
发电机： T 与 n 方向相反，为制动转矩。 电动机： T 与 n 方向相同，为拖动转矩。
Φ
l
极距
l 每根导线上电磁力所
R
形成的电磁转矩： FR
l
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势
l 电枢绕组串联总匝数： N
l 电枢绕组并联支路数：2a
l 总导体数： 2N·2a = 4aN
ห้องสมุดไป่ตู้
l 电枢的周长： 2R = 2p
l 电磁转矩：
T = 4aN ·FR
p
= 4aN · ·B l i
p
= 4aN· p
电动机
发电机
两匝元件
7.2 直流电机的基本结构
单叠绕组的展开图
1 2 3 N 5 6 S 8 9 N 11 12S
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A1
B1
A2
B2
3 6' 4 7' 5 8'
B1
11' 8 10' 7 9' 6
A1 A2
9 12' 10 1' 11 2'
B2
三、额定值
1. 额定电压 UN 发电机的 UN ：指输出电压的额定值。 电动机的 UN ：指输入电压的额定值。
2. 额定电流 IN 发电机的 IN ：指输出电流的额定值。 电动机的 IN ：指输入电流的额定值。
3. 额定功率 PN 发电机的 PN ：指输出电功率的额定值(UN IN ) 。 电动机的 PN ：指输出机械功率的额定值 (UN INηN ) 。
S
合成磁场 （负载时的磁场）
电枢反应：电枢磁通势对主极磁场的影响。
7.3 直流电机的电枢反应
电枢反应的影响 ① 总磁场被扭歪了
几何中心线与物理中心线分开了, 电刷位置处的元件的 e≠0，增加换向困难。 ② 一半磁极的磁通增加，一半磁极的磁通减少， 磁路不饱和时，每极磁通不变； 磁路饱和时，每极磁通减少，e 和T 相应减少。
+ Ia
If +
+ I Ia If
他 Ua
M
Uf
U
M
并
励－
－
－
励
+I
串U
励－
Ia
+I
MU
－
Ia If
M 复 励
7.2 直流电机的基本结构
2. 直流发电机按励磁方式分类
+ If 他 Uf
励－
Ia If
串G 励
Ia +
G
Ua
－
自 I+ 励
U
－
If Ia I +
G
U并
－励
If
Ia
G
I+
U复
－励
7.2 直流电机的基本结构
直流电机的工作原 理和基本理论
直流电机的工作原理和基本理论
一、直流电动机的工作原理
N
＋ U －S
N
－ U ＋S
7.1 直流电机的工作原理
一、直流电动机的工作原理
电刷
＋ U －
N
S 换向片
N
＋
U
－
S
线圈边切割磁感线会产生什么？
7.1 直流电机的工作原理
电磁关系
直流 电流
换向
交流 电流
Φ
克服
电磁转矩 (拖动转矩)
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势
一、电磁转矩
1. 产生
电枢电流 i
磁 场Φ
F →T
2. 大小
B
电磁力： F = B l i
平均磁密： B =
Φ
l
极距
l
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势
一、电磁转矩
1. 产生
电枢电流 i
磁 场Φ
F →T
2. 大小 l 电磁力： F = B l i
B
l 平均磁密： B =
(b) 机座
直流电机的定子
7.2 直流电机的基本结构
直流电机的定子
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7.2 直流电机的基本结构
2. 转子（电枢） (1) 电枢铁心 (2) 电枢绕组
(3) 换向器 (4) 转轴与风扇
(a) 转子主体
(b) 电枢钢片
直流电机的转子
7.2 直流电机的基本结构
直流电枢绕组
2
3
1
2
1
4
AB
8
3
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势
二、电动势
1. 产生
电枢旋转 n 磁场Φ
e →∑e →E
2. 大小
l 每个导体：e = B l v
l 导体切割磁场线的线速度：
v
=
2R 60
n
=
2p
60
n
l 电动势：
E = 2N e = 2N B l v
= 2N·Φl
2p
·l ·60
n
4pN = 60
Φn
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势