电力机车电机第1章 直流电机的结构及运行

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及结构电机的可逆运行原理两个定理与两个定则1、电磁感应定理在磁场中运动的导体将会感应电势，若磁场、导体和导体的运动方向三者互相垂直，则作用导体中感应的电势大小为： e = B- l • v符号物理量单位B磁场的磁感应强度Wb/m2 v导体运动速度米/秒I导体有效长度me感应电势V电势的方向用右手定则2.电磁力定律载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直（见下图），作用在导体上的电磁力大小为： f = B • I • i单位符号物理量Ai导体中的电流mI导体有效长度Nf电磁力力的方向用左手定则（一）直流发电机的工作原理1.直流发电机的原理模型图1 1 B 直猱友电机工作炽理2•发电机工作原理團直猱我电机工作原建a、直流电势产生用电动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈边a b和c d分别切割不同极性磁极下的磁力线，感应产生电动势直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势因为电刷A通过换向片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。

所以电刷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但大小变化的脉动电动势b、结论线圈内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷AB端的电动势却是直流电动势。

直流发电机［浏览次数：约145次］*直流发电机是一种把机械能转换为直流电输岀的电机，流电动机具有良好的起动性能和调速性能，因此广泛应用于要求调速平滑，调速范围广等对调速要求较高的电气传动系统中，如电力机车、无轨电车、轧钢机起重设备等。

目录*直流发电机的结构*直流发电机的部件功能・直流发电机的工作原理*直流发电机的额定值直流发电机的结构直流电机I區I的结构可分为静止和转动两部分，静止部分称为定子，旋转部分称为转子（也称电枢）图1与图2分别为直流电机的纵剖面示意图和横剖面示意图。

电力机车工作原理引言概述：电力机车是一种以电力作为动力源的铁路机车，它具有高效、环保的特点。

本文将详细介绍电力机车的工作原理。

一、电力机车的基本构成1.1 牵引系统- 牵引变流器：将来自电网的交流电转换为适合电力机车牵引电动机的直流电。

- 牵引电动机：将电能转化为机械能，驱动机车运行。

1.2 供电系统- 变电所：将电网的交流电转换为适合电力机车使用的直流电。

- 高压集电装置：通过接触网或者第三轨将电能传输到机车上。

1.3 控制系统- 主控制器：根据驾驶员的操作信号，控制牵引变流器的输出电流，实现机车的加速、制动等功能。

- 保护装置：监测机车的各种参数，如电流、电压、温度等，保证机车运行的安全性。

二、电力机车的工作过程2.1 启动过程- 驾驶员通过控制器发送启动信号，启动牵引变流器。

- 牵引变流器将电网的交流电转换为直流电，供给牵引电动机。

- 牵引电动机受到电流的驱动，开始转动，带动机车运动。

2.2 加速过程- 驾驶员通过控制器调整输出电流，控制牵引电动机的转速。

- 牵引电动机输出的转矩驱动机车加速，使其达到目标速度。

2.3 制动过程- 驾驶员通过控制器发送制动信号，控制牵引变流器的输出电流减小。

- 牵引电动机输出的转矩减小，机车减速，实现制动功能。

三、电力机车的优势3.1 高效节能- 电力机车采用电能直接驱动，能够充分利用电能，提高能源利用率。

- 与传统内燃机车相比，电力机车的能效更高，能够节省能源。

3.2 环保低碳- 电力机车没有尾气排放，不会产生有害气体，对环境污染较小。

- 采用电力作为动力源，可以减少对化石燃料的依赖，降低碳排放。

3.3 高可靠性- 电力机车的控制系统和保护装置能够实时监测机车的运行状态，确保安全可靠。

- 电力机车的电动驱动系统相对简单，故障率较低，可靠性较高。

四、电力机车的应用领域4.1 高速铁路- 电力机车在高速铁路上具有较高的牵引能力和运行速度，能够满足高速列车的需求。

第一章 直流电机1-1 在直流电机中，换向器和电刷的作用是什么？答：在直流电机中，电枢电路是旋转的，依靠换向器和电刷的作用，使构成每条支路的元件不停地轮流变换，而每条支路的元件数、位置和感应电动势的方向不变，支路电流产生的磁动势的空间位置也始终不变。

因此，直流发电机的换向器和电刷起了整流器的作用，将电枢绕组产生的交流感应电动势和电流变换成直流引到外电路；直流电动机的换向器和电刷起了逆变器的作用，将外部直流电流变换成交流电流引入电枢绕组。

1-2 分析哪些因素影响直流电机的感应电动势；若一台直流发电机额定运行时的电动势为N E ，那么当励磁电流、磁通分别减少10％或者转速提高10％时的电动势为多少？答：根据直流电机感应电动势的公式n C E E Φ=可知，电动势正比于磁通与转速的乘积，当磁通为常数时，电动势正比于转速，当转速为常数时，电动势正比于磁通。

当励磁电流减少10％时，磁通将相应减少，此时的感应电动势将减小，但由于磁路饱和的影响，磁通减少不到10％，故N N E E E <<9.0。

当磁通减少10％时，感应电动势也将减小10％，即N E E 9.0=。

当转速提高10％时，感应电动势也将提高10％，即N E E 1.1=。

1-3 把他励直流发电机转速升高20％，此时空载端电压升高多少？如果是并励直流发电机，电压变化前者大还是后者大？答：根据n C E U E Φ==0可知，当他励直流发电机的转速升高20％时，0U 也将升高20％。

如果是并励直流发电机，0U 的升高将大于20％。

因为并励直流发电机端电压的升高，使励磁电流增大，磁场增强，由此引起端电压进一步升高。

1-4 简述并励直流发电机自励的条件；若正转时能自励，试问反转能否自励？若在额定转速时能自励，试问降低转速后能否自励？答：并励直流发电机自励有如下3个条件：①要有剩磁；②由剩磁感应产生的励磁电流所产生的磁通方向与剩磁方向一致；③励磁回路的总电阻要小于临界电阻值。

学期授课计划说明本课程计划学时已讲授学时本期教学周本学期课时分配课时余（缺）时本学期总学时其中讲授实践测试考核机动小计120 18 120 56 30 考试 2 120教学大纲名称或版本《电机与拖动基础》教学大纲——自编选用教材《电机与拖动基础》主要参考书名称及版本《电机及电力拖动》（机工出版社）所需实验（实习）器材及设备电动机实训装置实验（习）场地电机实训室备注皖西学院教案2010 ～2011 学年度第一学期编号 001 .机械与电子工程系电气教研室任课教师汪良益.课程名称电机与拖动基础授课章节绪论第一章直流电机§1.1 直流电机的结构与工作原理课题:绪论§1.1 直流电机的结构与工作原理课型:理论课学时数:2学时教学目的及要求1.了解电机及电力拖动技术的发展；2.明确课程的性质、课程所涵盖的内容、学完本课程后所达到的要求。

3.掌握直流电机的基本工作原理。

4.掌握直流电机的结构，掌握各部分的作用。

5.了解直流电机的铭牌。

教学重点直流电机的基本工作原理及结构教学难点直流电机的基本工作原理教学方法讲授法教学辅助手段、教具授课班级电气0801，0802电气0803，电信07授课日期 9月 8 日 9月 10日月日月日教学过程主要环节设计作业 1.1，1.2绪论0．1 电机及电力拖动系统概述一、电机《电机与拖动基础》是把电机学和电力拖动基础两门课程有机结合而成的一门课程。

电机是以电磁感应和电磁力定律为基本工作原理进行电能的传递或机电能量转换的机械装置。

电能易于转换、传输、分配和控制，是现代能源的主要形式。

发电机把机械能转化为电能。

而电能的生产集中在火力、水力、核能和风力发电厂进行。

为了减少输电中的能量损失，远距离输电均采用高电压形式：电厂发出的电能经变压器升压，然后经高压输电线路送达目的地后，再经变压器降压供给用户。

电能转换为机械能主要由电动机完成。

电动机拖动生产机械运转的方式称为电力拖动。

《电力机车电机》应知必会适用班级：电力机车专业第一章直流电机的基本知识§1-1直流电机基本工作原理1、直流发电机原理是什么？答：通过导体切割磁感线产生感应电动势x e=B Lv2、直流电动机原理是什么？答：带电导体在磁场中受到电磁力的作用而产生偏转F=BIL §1-2 直流电机的基本结构3、直流电机的基本结构是什么？答：由定子和转子构成。

定子包括机座、主磁极、换向极和电刷装置。

转子包括转轴、电枢铁心、电枢然组、换向器4、换向极又称什么？主要作用是什么？答：附加极，主要作用是改善直流电机的换向5、主磁极铁芯构成是什么？答：主极铁芯有1-1.5mm 厚薄钢板冲片叠压而成。

§1-3直流电机的电枢绕组6、直流电机的电枢绕组分类答：单叠绕组、复叠绕组、单波绕组、复波绕组§1-4直流电机的磁场7、直流电机的励磁方式分为答：他励、并励、串励和复励8、什么是电枢反应？答：电机负载运行时，电枢磁场对主极磁场的影响称为电枢反应§1-5直流电机的感应电势和电磁转矩9、直流电机的电磁转矩、直流电机的感应电势？答：a e E C n f =T aT C I f =§1-6直流电机的基本方程10、直流电机的基本方程是什么？电势平衡方程式：发电机a a a U E I R =-电动机a a a U E I R =+转矩平衡方程式：发电机10T T T =+电动机20T T T =+11、用什么方法可以改变电机的转动方向？（说出2条就可）答：改变电流方向可以改变电机转动方向改变磁极方向可以改变电机转动方向改变励磁电流方向可以改变电机方向第二章直流牵引电动机的特性§2-1牵引电动机的一般概念1、牵引电动机的传动方式？答：个别传动和组合传动2、牵引电动机架承式悬挂分类答：分为球面齿式联轴节的架承式悬挂和采用空心轴传动的架承式悬挂3、个别传动的优点是答：个别传动的主要优点是当一台牵引电动机发生故障时，可以单独切除4、牵引电动机必须满足的要求答：1) 应有足够大的启动牵引力和较强的过载能力2）具有良好的调速性能。