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直流電機的工作原理

一.直流電機的物理模型圖解釋?zhuān)?br />
 這是分析直流電機的物理模型圖。

其中,固定部分有磁鐵,這里稱(chēng)作主磁極;固定部分還有電刷。轉動(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體電勢或電流的方向而設置的)

上圖表示一臺最簡(jiǎn)單的兩極直流電機模型,它的固定部分(定子)上,裝設了一對直流勵磁的靜止的主磁極N和S,在旋轉部分(轉子)上裝設電樞鐵心。定子與轉子之間有一氣隙。在電樞鐵心上放置了由A和X兩根導體連成的電樞線(xiàn)圈,線(xiàn)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(chēng)為換向片。換向片之間互相絕緣,由換向片構成的整體稱(chēng)為換向器。換向器固定在轉軸上,換向片與轉軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著(zhù)一對固定不動(dòng)的電刷B1和B2,當電樞旋轉時(shí),電樞線(xiàn)圈通過(guò)換向片和電刷與外電路接通。

二.直流發(fā)電機的工作原理
 
直流發(fā)電機的原理圖

  直流發(fā)電機是機械能轉換為直流電能的電氣設備。
  如何轉換?分以下步驟說(shuō)明:
  設原動(dòng)機拖動(dòng)轉子以每分轉n轉轉動(dòng);
  電機內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(xiàn)圈,再通過(guò)直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)。其中 If 稱(chēng)之為勵磁電流。這種線(xiàn)圈每個(gè)磁極上有一個(gè),也就是,電機有幾個(gè)磁極就有幾個(gè)勵磁線(xiàn)圈,這幾個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián)(或并聯(lián))起來(lái)就構成了勵磁繞組。這里要注意各線(xiàn)圈通過(guò)電流的方向不可出錯。在以上條件下環(huán)外導體將感應電勢,其大小與磁通密度 B 、導體的有效長(cháng)度 l 和導體切割磁場(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子導體的電勢性質(zhì)是交流電。而經(jīng)電刷輸出的電動(dòng)勢確是直流電了。這便是直流發(fā)電機的工作原理。

動(dòng)畫(huà)演示

三.直流電動(dòng)機的工作原理:

直流電動(dòng)機的原理圖


   對上一頁(yè)所示的直流電機,如果去掉原動(dòng)機,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(guò)線(xiàn)圈abcd,從電刷 B 流出,根據電磁力定律,載流導體ab和cd收到電磁力的作用,其方向可由左手定則判定,兩段導體受到的力形成了一個(gè)轉矩,使得轉子逆時(shí)針轉動(dòng)。如果轉子轉到如上圖(b)所示的位置,電刷 A 和換向片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(xiàn)圈中的流動(dòng)方向是dcba,從電刷 B 流出。
   此時(shí)載流導體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)生的轉矩仍然使得轉子逆時(shí)針轉動(dòng)。這就是直流電動(dòng)機的工作原理。外加的電源是直流的,但由于電刷和換向片的作用,在線(xiàn)圈中流過(guò)的電流是交流的,其產(chǎn)生的轉矩的方向卻是不變的。
   實(shí)用中的直流電動(dòng)機轉子上的繞組也不是由一個(gè)線(xiàn)圈構成,同樣是由多個(gè)線(xiàn)圈連接而成,以減少電動(dòng)機電磁轉矩的波動(dòng),繞組形式同發(fā)電機。

動(dòng)畫(huà)演示

將直流電動(dòng)機的工作原理歸結如下:
將直流電源通過(guò)電刷接通電樞繞組,使電樞導體有電流流過(guò)。
電機內部有磁場(chǎng)存在。
載流的轉子(即電樞)導體將受到電磁力 f 的作用 f=Blia (左手定則)
所有導體產(chǎn)生的電磁力作用于轉子,使轉子以n(轉/分)旋轉,以便拖動(dòng)機械負載。

直流減速電機,永磁直流電機,直流調速器,直流電機,伺服電動(dòng)機等

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