直流电机工作原理及特性

直流电机的工作原理及特性直流电机是一种电动机，以其结构简单、控制精度高、效率高、输出功率大等优点而受到广泛应用。

本文将从工作原理、特性两个方面对直流电机进行详细介绍。

一、工作原理直流电机的工作原理是靠用直流电产生的磁场作用在转子上，使转子旋转。

直流电机实际上是一个能把电动机和发电机互相转换的机器，因为直流电是双向运动的，所以他可以既做发电机又可以做电动机。

（一）机械结构直流电机机械结构分为定子和转子两部分。

定子包括机座、磁极、绕组等。

转子是电动机旋转的部分，包括转子铁心、绕组和电刷等。

当电机接入电源并加上磁通，就会在转子上产生一个磁场。

由于转子上产生的磁队是与磁通方向相反的，因此磁力会推动旋转电机，从而使转子开始转动。

（二）电磁学原理直流电机的转速与线圈导体上通过电流的方向、大小，磁极和线圈位置等因素有关。

当直流电通过定子绕组时，就会产生磁极磁通，因此在转子上的绕组中就会感应出电磁力和转矩。

电机转子的移动速度主要取决于该转矩。

转矩越大，电机就能承受更多的外力，提供更高的机械输出；反之，转矩越小，电机就需要承受更小的外力。

二、特性（一）功率和效率直流电机的输出功率和效率都很高。

在电机运行时，电梯将能量输出到外部驱动机器，其能量转化效率约为88%~96%，具有一定的经济性和高性价比的特点。

（二）输出特性直流电机存在强大的输出特性，这意味着它可以在不同的工作负载下产生不同的扭矩和速度。

直流电机的特性也非常稳定，当负载发生变化时，电机的输出也能及时发生相应地变化，从而实现更高的精度。

（三）寿命和维护直流电机的寿命较长，使用寿命通常可达到15000小时。

它还具备一定的可靠性和稳定性，使用稳态电源能有效促进电机使用寿命。

通常情况下，直流电机不需要经常维护，只需要清洗和润滑，更换磨损和损坏的部件即可。

（四）控制精度直流电机的速度控制精度非常高，控制范围广，在高低转速下都能实现同样高的控制精度。

这也让它在工业控制领域中得到了广泛应用，如分步马达、电动升降平台、电动梯等等。

第三章直流电机的工作原理及特性3.1、为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？答：直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗。

3.2、并励直流发电机正传时可以自励，反转时能否自励？答：不能，因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩与磁场方向相反，这样磁场被消除，所以不能自励。

3.3、一台他励直流电动机所拖动的负载转矩T L=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？为什么？这时拖动系统中那些量必然要发生变化？答：T=K tφI a u=E+I a R a当电枢电压或电枢附加电阻改变时，电枢电流大小不变。

转速n与电动机的电动势都发生改变。

3.4、一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E=E1，如负载转矩T L=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？答：T=I a K tφ，φ减弱，T是常数，I a增大。

根据E N=U N-I a R a ，所以E N减小，小于E1。

3.5、一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：P N=180kW，U N=230V，n N=1450r/min，η=89.5%，试求：N①该发电机的额定电流；②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η=ηN）解：①因为P N=U N I N，所以I N= P N/U N=180*1000/230=782.6A②因为η=IU/P，所以P= IU/ηN=782.6*100/89.5=87441W=87.44KW3.6、已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：P N=7.5KW，U N=220V，n N=1500r/min，η=88.5%，试求该电机的额定电流和额定转矩。

N解：对于电动机：P N=U N I NηN所以I N= P N/( U NηN)=7500/(220*0.885)=38.52A输出转矩：T N=9.55P N/n N=9.55*7500/1500=47.75N·m3.7、一台他励直流发电机：P N=15KW，U N=230V，I N=65.3A，n N=2850r/min，R a =0.25Ω，其空载特性为：U 0/ V 115 184 230 253 265I f/A 0.442 0.802 1.2 1.686 2.10今需在额定电流下得到150V 和220 V的端电压，问其励磁电流分别应为多少？解：由空载特性得到其空载特性曲线为：E2652532302201841501150.4420.710.802 1.21.08 1.6862.10f I当U=150V 时 I f =0.71A当U=220V 时 I f =1.08A 3.8、一台他励直流电动机的铭牌数据为：P N =5.5KW ，U N =110V ，I N =62A ，n N =1000r/min ，试绘出它的固有机械特性曲线。

直流电机的工作原理及特性直流电机是一种将电能转化为机械能的装置，它的工作原理和特性主要包括：电动力原理、结构特点、性能特点和应用范围。

一、工作原理：直流电机的工作原理基于安培力和洛伦兹力的相互作用。

当电流通过电机的线圈时，电流会产生磁场。

根据安培力的原理，电流会受到磁场的力作用，使得电流所在的导线在磁场中受到力的作用。

而洛伦兹力的原理则指出，当有导体在磁场中运动时，导体内的电荷会受到磁场的力的作用。

由此可知，当电流通过电机的线圈时，线圈会在磁场的作用下受到力，并因此产生旋转运动。

具体来说，直流电机由定子和转子两部分组成。

定子由绕组组成，绕组将通电产生的磁场产生在空间中。

转子是电机的旋转部分，它由磁场通过的线圈和电刷组成。

当电流通过绕组时，线圈产生磁场，并与定子磁场相互作用，使得转子发生旋转运动。

电刷则负责将电流引入转子的线圈中，使得线圈能够保持旋转。

二、特性：1.转速可调性：直流电机的转速可以通过调节电压或改变转子绕组的连接方式来实现。

这使得直流电机具有广泛的应用场景，可以应对不同转速需求的工作环境。

2.启动性好：由于直流电机的转子线圈本身具有自感性，当通电时产生的感应电动势可以帮助电机启动。

因此，直流电机的启动过程相对较容易。

3.负载适应性强：直流电机对负载的适应能力较强，即使在大负载情况下，电机的转速和车速相对稳定，不易受到负载的干扰。

4.转矩密度高：与其他类型的电机相比，直流电机的转矩密度较高，能够在相同体积和重量的情况下提供更大的转矩输出。

5.快速动态响应：直流电机具有快速动态响应的特点，可以在瞬间从静止状态加速到工作状态，并且变速过程平稳。

6.易于控制：直流电机可以通过斩波调速、串联调速、分级调速等方式进行控制，实现精确的速度和转矩调节。

三、应用范围：直流电机广泛应用于各个领域，包括工业生产、交通运输、家用电器等。

1.工业生产：直流电机在机床、起重设备、工作台、输送机和机器人等工业设备中得到广泛应用，用于提供驱动力和转矩。