直流电动机工作原理
直流电机的工作原理
直流电机的工作原理
1、直流电动机的工作原理：
在图中，线圈连着换向片，换向片固定于转轴上，随电机轴一起旋转，换向片之间及换向片与转轴之间均相互绝缘，它们构成的整体称为换向器。
电刷A、B在空间上固定不动。
在电机的两电刷端加上直流电压，由于电刷和换向器的作用将电能引入电枢线圈中，并保证了同一个极下线圈边中的电流始终是一个方向，继而保证了该极下线圈边所受的电磁力方向不变，保证了电动机能连续地旋转，以实现将电能转换成机械能以拖动生产机械，这就是直流电动机的工作原理。
留意：每个线圈边中的电流方向是交变的。
2、直流发电机的工作原理：
如图，当用原动机拖动电枢逆时针方向旋转，线圈边将切割磁力线感应出电势，电势方向可据右手定则确定。
由于电枢连续旋转，线圈边ab、cd将交替地切割N极、S极下的磁力线，每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的，线圈内的感应电动势是交变电动势，但由于电刷和换向器的作用，使流过负载的电流是单方向的直流电流，这始终流电流一般是脉动的。
在图中，电刷A所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势，它始终具有正极性；电刷B始终具有负极性。
这就是直流发电机的工作原理。
3、电机理论的可逆性原理：
从基本电磁过程看，一台直流电机既可作为电动机运行，也可作为发电机运行，只是外界条件不同而已。
当外加直流电压，可作为拖动生产机械的电动机运行，将电能变换为机械能。
若用原动机拖动电枢旋转，可输出电能，为发电机运行，将机械能变换为电能。
简述直流电动机和发电机的工作原理
简述直流电动机和发电机的工作原理
直流电动机和发电机都是基于法拉第电磁感应定律的原理工作的。
直流电动机的工作原理：当直流电流通过电动机中的线圈时，会在线圈周围形成磁场。
这个磁场与电动机内的永磁体磁场相互作用，产生力矩，使电动机转动。
具体来说，电流通过线圈时，线圈中的电荷受力开始旋转，线圈也会旋转，从而带动电动机的转子转动。
进而驱动与转子相连的机械装置完成工作。
发电机的工作原理：当一个导体通过磁场运动时，磁场会对导体内的自由电子施加一个力，使之移动，从而导致电子在导体两端产生电压。
这个现象称为电磁感应。
具体来说，当发电机的转子旋转时，导线在磁场中运动，电磁感应引起导线两端产生电势差，即电压。
通过连接导线两端的电荷就可以流动，产生电流。
这样就实现了将机械能转化为电能的过程。
总结起来，直流电动机是将电能转化为机械能的装置，而发电机则是将机械能转化为电能的装置。
它们都利用了电磁感应现象，通过磁场和电流之间的相互作用实现能量转换。
直流电机工作原理
直流电机工作原理直流电机是一种将直流电能转化为机械能的装置。
它是由一个固定部分（定子）和一个旋转部分（转子）组成的。
当电流通过定子线圈时，会在定子中产生一个磁场。
而当磁场与转子上的磁场相互作用时，就会产生一个电力矩，推动转子旋转。
直流电机的工作原理可以分为以下几个方面来说明：1.磁场产生：当直流电流通过定子线圈时，会在定子内部产生一个磁场。
这是因为电流通过线圈时，会在线圈周围产生一个磁场。
而由于定子线圈是直接与电源相连的，因此它会持续地产生磁场。
2.磁场与转子相互作用：转子上有一个磁场。
当转子与定子中的磁场相互作用时，就会产生一个电力矩。
这是因为两个磁场之间会相互吸引或排斥，从而产生一个力矩作用在转子上。
3.反向作用力：当转子开始转动时，它会产生一个逆向的电动势，也就是所谓的自感电势。
这个电动势会抵消部分输入电流，从而减少了电流在定子线圈上的流动，进而减小了定子产生的磁场。
4.固定磁场方向：为了确保转子始终朝向磁场运动，直流电机在定子中使用了一个永久磁体。
这个永久磁体在定子中产生一个固定的磁场，确保转子在该磁场方向上运动。
5.制动和调速：直流电机可以通过改变输入电流来调节转速。
当增加电流时，定子内部的磁场将会变强，从而增大了电力矩。
反之，当降低电流时，定子内部的磁场将会变弱，进而减小了电力矩。
通过这种方式，可以实现对直流电机的调速。
直流电机的工作原理可以通过施加电流和控制磁场来实现。
通过改变电流的大小和方向，可以控制转子的转动方向和速度。
这使得直流电机在许多应用中非常有用，例如在电动汽车和工业机械等领域。
直流电动机工作原理的简述
直流电动机工作原理的简述
直流电动机是利用直流电流通过电枢产生磁场，与永磁场相互作用而产生旋转力矩。
其工作原理可以分为电磁感应原理和电磁力原理两个方面。
1. 电磁感应原理：当直流电流通过电枢绕组时，在电枢绕组中产生磁场，这个磁场与永磁体的磁场相互作用。
根据左手定则，两个磁场的相互作用会产生一个力矩，使电枢转动。
当电枢转动时，可以通过电刷和换向器的作用，让直流电流的方向始终保持一致，从而保持转动。
2. 电磁力原理：当电枢绕组中的电流通过电枢绕组的导线时，在导线内部产生一个磁场。
在永磁场的作用下，这个磁场和永磁场相互作用，产生一个输出力，使电枢转动。
根据洛伦兹力定律，导线中的电流与磁场相互作用产生力的方向垂直于两者之间的夹角。
综上所述，直流电动机的工作原理是通过电流和磁场之间的相互作用产生力矩，从而使电枢转动。
同时通过合适的电刷和换向器的作用，保持直流电流的方向始终一致，使电机能够持续运转。
直流电动机工作原理
直流电动机工作原理
直流电动机工作原理其实是利用了电磁力的作用。
它由定子和转子组成。
定子是由一个或多个线圈组成的，通过外界直流电源供电，形成一个恒定的磁场。
转子则是由一组永磁体或电磁铁组成，它与定子的磁场相互作用，从而产生电磁力。
当转子处于初动阶段时，因为永磁体受到磁场的作用，转子会受到励磁力的作用而开始旋转。
但是在开始阶段，因为电动机的转动还不稳定，所以需要某种方式来控制电流，以保持电动机的稳定工作。
通常情况下，人们会采用直流电机的可变电压控制，通过调节电源的电压来使电动机在不同的负载下保持稳定的旋转速度。
直流电动机的旋转速度与电动机的电压成正比，也与电磁力的大小成正比。
通过改变电流的方向和大小，可以改变磁场的方向和大小，从而控制电动机的速度和转向。
这也是为什么直流电动机可以实现正反转的原因。
总结来说，直流电动机的工作原理是通过利用定子和转子之间的相互作用，以及通过控制电流和磁场的方向和大小来实现旋转运动。
这种工作原理使得直流电动机在许多领域中被广泛应用，如工业生产、交通工具等。
直流电机 工作原理
直流电机工作原理直流电机是一种能够将电能转化为机械能的电动机。
它的工作原理是利用直流电流在电枢和磁极之间产生的磁场相互作用，使得电机转动。
下面将详细介绍直流电机的结构和工作原理。
一、直流电机的结构直流电机主要由以下几个部分组成：1. 电枢：电枢是直流电机的旋转部分，通常由导体绕成的线圈组成。
当电流通过电枢时，电枢会在磁场中旋转。
2. 磁极：磁极是直流电机的静止部分，通常由永磁体或者电磁铁组成。
磁极的作用是产生磁场，使得电枢在其中旋转。
3. 制动器：制动器可以控制电机的转速和停止。
当制动器接通时，它会对电枢产生阻力，减慢电机的转速或者停止电机运转。
4. 机壳：机壳是直流电机的外壳，通常由金属材料制成。
它的作用是保护电机内部的零件，同时也可以散热。
二、直流电机的工作原理直流电机的工作原理可以分为两个部分：电枢和磁极之间的相互作用和直流电源对电枢产生的作用力。
1. 电枢和磁极之间的相互作用当直流电源接通时，电流会通过电枢，使得电枢在磁场中旋转。
在旋转的过程中，电枢会不断地与磁极相互作用，产生一个力矩。
这个力矩会使得电枢继续旋转，直到力矩与制动器对电枢的阻力平衡。
2. 直流电源对电枢产生的作用力当直流电源接通时，它会对电枢产生一个作用力。
这个作用力可以通过洛仑兹力定律来计算。
洛仑兹力定律表明，当导体在磁场中运动时，会受到一个垂直于导体和磁场方向的力。
这个力就是洛仑兹力。
洛仑兹力的大小和方向取决于导体和磁场之间的夹角以及导体所携带的电荷量。
当导体与磁场平行时，洛仑兹力为零；当导体与磁场垂直时，洛仑兹力最大。
在直流电机中，当电枢旋转时，它会不断地与磁场相互作用，产生一个垂直于导体和磁场方向的力。
这个力会使得电枢继续旋转，直到力矩与制动器对电枢的阻力平衡。
三、总结直流电机是一种将电能转化为机械能的电动机。
它的工作原理是利用直流电流在电枢和磁极之间产生的磁场相互作用，使得电机转动。
直流电机主要由电枢、磁极、制动器和机壳等部分组成。
直流电动机工作原理
直流电动机工作原理直流电动机是一种将电能转换为机械能的装置，是现代工业中广泛应用的重要设备。
它的工作原理是利用电流在磁场中产生力矩，从而驱动电动机转动。
下面将详细介绍直流电动机的工作原理。
1. 磁场产生直流电动机通常由定子和转子两部分组成。
定子上设置有永久磁铁或电磁铁产生的磁场，而转子则由电枢和换向器组成。
当电流通过电枢时，电枢周围也会产生磁场。
这两个磁场之间会相互作用，从而产生力矩使电动机转动。
2. 电流作用当直流电源施加在电动机的电枢上时，电流会通过电枢产生磁场。
这个磁场会与定子上的磁场相互作用，产生力矩使转子开始转动。
根据洛伦兹力的原理，当电流通过导体时，导体会受到磁场力的作用，从而产生力矩。
这个力矩会使转子转动，驱动电动机的工作。
3. 换向器的作用在直流电动机中，为了使电流的方向与转子的位置相适应，通常需要使用换向器。
换向器可以改变电流的方向，使得转子在不同位置时，能够产生持续的力矩驱动转动。
换向器的设计和工作原理对于直流电动机的性能和效率有着重要的影响。
4. 转子的运动当电流通过电枢产生力矩使转子开始转动时，转子上的换向器会不断地改变电流的方向，从而使得转子能够持续地转动。
这种连续的转动使得电动机能够持续地输出机械能，从而完成各种工业生产中的任务。
5. 调速和控制直流电动机可以通过改变电枢上的电流大小来实现调速和控制。
通过改变电流的大小，可以改变电动机输出的力矩和转速，从而适应不同的工作要求。
这种调速和控制的特性使得直流电动机在工业生产中具有很大的灵活性和适用性。
总结直流电动机的工作原理是利用电流在磁场中产生力矩，从而驱动电动机转动。
通过永磁体或电磁体产生的磁场和电枢产生的磁场相互作用，使得电动机能够输出持续的机械能。
换向器的作用是使得电流的方向与转子的位置相适应，从而实现持续的转动。
直流电动机具有调速和控制的特性，适用于各种不同的工业生产需求。
电动机的工作原理
电动机的工作原理
电动机的工作原理是利用电能产生磁场，然后通过磁场间的相互作用来实现机械运动。
电动机主要有直流电动机和交流电动机两种类型。
1. 直流电动机的工作原理：
直流电动机分为定子绕组和转子绕组。
定子绕组产生磁场，当通直流电时，定子绕组产生固定极性的磁场。
转子通直流电在磁场中受力，于是转子在磁场中受力就旋转起来。
直流电机的构造复杂，造价高。
2. 交流电动机的工作原理：
交流电机是磁场旋转运动，而导体不动。
通入交流电后，定子绕组产生旋转磁场，转子导体在磁场中切割磁力线产生感应电动势，根据右手定则，转子导体受到电磁力作用而旋转。
交流电机的功率范围大，可以做到很大的功率和惯量，最高转动速度低，适合做低速平稳运行的应用。
总之，电动机的工作原理是利用电磁感应和磁场相互作用来实现机械运动，从而将电能转化为机械能。
不同类型的电动机在具体实现上有所不同，但本质都是通过磁场和电流的相互作用来完成能量转换。
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电刷
b
N
a c
S
I F I
E F E
d T
n
– U + 线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动 势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向 相反。 1. 电枢感应电动势 KE: 与电机结构有关的常数 E=EK n n: 电动机转速 ：磁通
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极心
· · ·
S
· N· ·
励磁绕组 机座
Nห้องสมุดไป่ตู้
直流电动机的磁极和磁路
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1. 磁极 用来在电机中产生磁场。 永磁式: 由永久磁铁做成。 励磁式: 磁极上绕线圈，线圈中通过直流电， 形成电磁铁。 励磁: 磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。 2. 转子(电枢) 由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。
3 直流电动机的运行特性
三、复励电动机 他的工作特性介于并励 和串励之间。如果并励绕组 磁通势起主要作用，其工作 特性与并励电动机工作特性 接近。如果串励绕组磁通势 起主要作用，其工作特性与 串励电动机工作特性接近。 但因为有并励绕组磁通势的 存在，磁通不会趋近于零， 所以空载或轻载时，仍能正 常运行。
3.注意事项
n
n0
0
TL T2 T1
T
直流电动机在起动和工作时，励磁电路一定要 接通,不能让它断开,而且起动时要满励磁。否则， 磁路中只有很少的剩磁，可能产生事故：
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(1)如果电动机是静止的，由于转矩太小(T=KT Ia) , 电机将不能起动，这时反电动势为零，电枢电流 很大，电枢绕组有被烧坏的危险。 (2)如果电动机在有载运行时断开励磁回路，反电动势 E立即减小而使电枢电流增大，同时由于所产生的 转矩不满足负载的需要，电动机必将减速而停转， 更加促使电枢电流的增大，以至烧毁电枢绕组和换 向器。 (3)如果电机在空载运行，可能造成飞车，使电机遭 受严重的机械损伤，而且因电枢电流过大而将绕组 烧坏。
（2）电枢电路铜损
PaCu Ra I
励磁电路铜损
2
a
0.04 234 2190W
2
总损失功率
PfCu Rf I 2f 27.5 42 440 W
P P1 P2 26190 22000 4190W
P0 P1 PaCu 4190 2190 2000W
+
I Ia
M
U
_
复励
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例: 有一并励电动机，其额定数据如下：P２=22KW, UN=110V, nN=1000r/min, = 0.84, 并已知 Rf= 27.5 ，Ra= 0.04 , 试求: (1) 额定电流I , 额定 电枢电流Ia及额定励磁电流If ; (2) 损耗功率PaCu , 及PO ; (3) 额定转矩T; (4) 反电动势E。 解：(1) P2是输出功率，额定输入功率为
22 P1 26.19 KW 0.84
P2
额定电流 3 P 26 . 19 10 I 1 238 A U 110 u 110 额定励磁电流 I f 4A Rf 27.5 额定电枢电流
Ia I If 238 4 234 A
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T TN 100% nN很小，大约为3%~8%
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0
3 直流电动机的运行特性
二、串励电动机 特点：I a I f 1. 转矩特性
f(I a )
If
+
Ia
M
T f(Ia )
U
_
当Ia较小时，铁心不饱和
Φ KI a
I T KT ΦIa KT
T2: 机械负载转矩 T0: 空载转矩
T KT ΦIa
Ia
U Ea Ia Ra
达到新的平衡点(Ia 、 P入) 。
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3 直流电动机的运行特性
直流电动机在正常运行时，虽然电源电压U和 励磁电阻保持不变，但随着励磁方式不同，电 动机的转矩、转速和机械特性有很大的区别。
电枢铁心：由硅钢片叠装而成。
电枢绕组：由结构、形状相同的线圈组成
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1.2 直流电机的分类
直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并 励电动机、串励电动机和复励电动机 1. 他励电动机 励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。 I
+ +
Uf
_
If
Rf
M Ia
U
_
If
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换向片
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3. 电磁转矩 直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁 通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的 电磁转矩公式为 T=KT Ia KT: 与电机结构有关的常数 : 线圈所处位置的磁通 Ia：电枢绕组中的电流 单位: (韦伯)，Ia (安) ，T (牛顿•米) 4. 转矩平衡关系 电动机的电磁转矩T为驱动转矩, 它使电枢转动。 在电机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空 载损耗转矩相平衡，即
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2 直流电机的基本工作原理
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2 直流电机的基本工作原理
换向器作用： 将外部直流电 转换成内部的 交流电，以保 持转矩方向不 变。 电刷 b N a I F I F d T
n
c S
换向片
– U + 直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流 方向如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论 线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里, N 极有效边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后 中受力(左手定则)按顺时针方向旋转。
U If Rf
由上分析可知：
当电源电压U和励磁回路的电阻Rf一定时, 励 磁电流If和磁通不变，即 = 常数。则 T=KT Ia = KT Ia 即：并励电动机的磁通 = 常数，转矩与电枢电流 成正比。 2. 转速特性
n T
T f(Ia )
n f(Ia )
0
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Ia
从上式可见，当轻载时串励电动机的转速 急剧上升，将导致电动机的损坏，所以串 励电动机不允许轻载运行，一般最低负载 不小于额定负载的30% 当Ia较大时，铁心饱和 与并励类似
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3 直流电动机的机械特性
3. 机械特性
n f(T)
2 T KT ΦIa KT I a
n0
n
电 阻 增 大
1.电枢回路串联电阻R 2.降低电枢电压U 3.减弱磁通
n0 ' ' n
n0 ' n0
O
Rf 增减 加小
（
n
n0 U
T
） T
0
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T
5 并励电动机的起动与反转
起动 直流电动机不允许在额定电压UN下直接起动。 1. 起动问题： (1) 起动电流大 起动时,n =0 E K E n 0 UN I ast (10 ~ 20) I a N Ra Iast太大会使换向器产生严重的火花,烧坏换向器； (2) 起动转矩大
3 直流电动机的机械特性
3. 机械特性
n f(T)
If
Rf
I
+ Ia E M _ Rst +
Ra U n Ia K EΦ K EΦ
U
_
T KTΦ Ia
求得
Ra U n T 2 K EΦ KT K EΦ
n n0 n
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Ra n T 2 KT K EΦ
Ra U n K E KI a K E K
求得
串励电动机在负载变化 U n b 时， 转速 n 的变化大—软 a T 机械特性（自然特性）。
适合于拖动启动频繁、负载变化大的负载。 当负载增加时，转速快速下降，当负载减小 时，转速快速上升，这样不仅可以确保安全，而 且可以提高生产效率。
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T I as t
起动时，起动转矩为(10~20)TN , 造成机械冲 击，使传动机构遭受损坏。 一般Iast限制在(1.5~2.5)IN。
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2.起动方法 (1) 电枢串电阻起动法
在满磁下将Rst置最大处，逐渐减小Rst使n升高。
Ra U n0 n T n0 n 2 K EΦ KT K EΦ
一、并励电动机 1. 转矩特性
I If
Rf
+ Ia E M _ +
T f(Ia )
UE Ia Ra
由图可求得
U E I a Ra
U If Rf
U
_
Rst
I Ia If Ia
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UE U E I a Ra I a Ra
I Ia If Ia
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T T2 T0
转矩平衡过程 当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电 动机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩将 自动调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。 例：设外加电枢电压 U 一定，T=T2 (平衡)，此时， 若T2突然增加，则调整过程为 E K E Φn E T2 n T
附录一 直流电动机
1. 2. 直流电机的构造 直流电机的基本工作原理