直流电动机和串励直流电动机

并励直流电动机【有硬的机械特性】、转速随负载变化小、磁通为一常值，转矩随电枢电流成正比变化，相同情况下，【起动转矩比串励电动机小】，【适用于转速要求稳定，而对起动转矩无特别要求的负载】。

串励直流电动机【有软的机械特性】、转速随负载变化较大、负载轻转速快、负载重转速慢、转矩近似与电枢电流的平方成正比变化，【起动转矩比并励电动机大】，【适用于要求起动转矩特别大，而对转速的稳定无要求的运输拖动机械】。

汽车上采用串励直流电动机，它具有以下特点。

①启动转矩大。

串励式直流电动机的电磁转矩在磁路未饱和时与电枢电流的平方成正比。

在启动瞬间，由于启动机的阻力矩很大，启动机处于完全制动的情况下，转速为0，因电枢反应引起的反电动势也为0，此时电枢电流达到最大值，产生最大转矩，从而使发动机易于启动。

②轻载转速高，重载转速低。

还有一个优点就是采购成本低.当然缺点也有,比如噪音大,转速小,有刷电机还要定期更换碳刷直流电机按照励磁种类可以分为：串励，并励，复励和他励。

串励只是直流电机其中的一种励磁方式而已。

他的结构就是励磁回路和电枢回路相串联，励磁电流和电枢电流相同。

定义定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。

当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

直流电机的结构由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到，直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。

直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。

运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

1. 定子（1）主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场。

主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成。

铁心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成，分为极身和极靴两部分，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可以调整气隙中磁场的分布，又便于固定励磁绕组。

直流电动机的分类：一、励磁方式直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。

根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型：1、他励直流电机励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机。

M表示电动机，若为发电机，则用G表示。

永磁直流电机也可看作他励直流电机。

2、并励直流电机并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联。

作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。

3、串励直流电机串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源。

这种直流电机的励磁电流就是电枢电流。

4、复励直流电机复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组。

若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。

若两个磁通势方向相反，则称为差复励。

不同励磁方式的直流电机有着不同的特性。

一般情况直流电动机的主要励磁方式是并励式、串励式和复励式，直流发电机的主要励磁方式是他励式、并励式和和复励式。

特点：(一)调速性能好。

所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。

直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。

(二)起动力矩大。

可以均匀而经济地实现转速调节。

因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流。

二、有无刷分类1、无刷直流电动机：无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。

其转子为永久磁铁产生气隙磁通：定子为电枢，由多相绕组组成。

在结构上，它与永磁同步电动机类似。

无刷直流电动机定子的结构与普通的同步电动机或感应电动机相同．在铁芯中嵌入多相绕组(三相、四相、五相不等)．绕组可接成星形或三角形，并分别与逆变器的各功率管相连，以便进行合理换相。

直流电机各种励磁方式直流电机的励磁方式可分为他励、并励、串励、复励四类，1．他励电机他励直流电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个不同的电源供电，这两个的大小仅决定于励磁电源的电电源的电压可以相同，也可以不同。

励磁电流If压和励磁回路的电阻，而与电机的电枢电压大小及负载基本无关。

用永久磁铁作主磁极的电机可当作他励电机。

2．并励电机并励式力辉直流电动机励磁绕组和电枢绕组并联，由同一电源供电。

励磁电流一般为额定电流的5%，要产生足够大的磁通，需要有较多的匝数，所以并励绕组匝数多，导线较细。

并励式直流电动机一般用于恒压系统。

中小型直流电动机多为并励式。

3．串励电机励磁绕组与电枢绕组串联。

励磁电流与电枢电流相同，数值较大，因此，串励绕组匝数很少，导线较粗。

串励式直流电动机具有很大的起动转矩，但其机械特性很软，且空载时有极高的转速，串励式直流电动机不准空载或轻载运行。

串励式直流电动机常用于要求很大起动转矩且转速允许有较大变化的负载等。

4．复励电机电机至少由两个绕组励磁，其中之一是串励绕组，其他为他励（或并励）绕组。

通常他励（或并励）绕组起主要作用，串励绕组起辅助作用。

若串励绕组和他励（或并励）绕组的磁势方向相同，称为积复励；该型电机多用于要求起动转矩较大，转速变化不大的负载；由于积复励式直流电动机在两个不同旋转方向上的转速和运行特性不同，因此不能用于可逆驱动系统中。

若串励绕组和并励（或他励）绕组的磁势方向相反，称为差复励；差复励式直流电动机一般用于起动转矩小，而要求转速平稳的小型恒压驱动系统中；这种励磁方式的直流电动机也不能用于可逆驱动系统中。

直流电动机的分类及其特性在直流电动机中，除了必需给电枢绕组外接直流电源外，还要给励磁绕组通以直流电流用以建立磁场。

电枢绕组和励磁绕组可以用两个电源单独供电，也可以由一个公共电源供电。

按励磁方式的不同，直流电动机可以分为他励、并励、串励和复励等形式。

由于励磁方式不同，它们的特性也不同。

1、他励电动机他励电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个电源供电，如图6所示。

他励电动机由于采纳单独的励磁电源，设备较简单。

但这种电动机调速范围很宽，多用于主机拖动中。

图1 他励电动机2、并励电动机并励电动机的励磁绕组是和电枢绕组并联后由同一个直流电源供电，如图2所示，这时电源供应的电流I等于电枢电流Ia和励磁电流If之和，即I=Ia+If。

图2 并励电动机并励电动机励磁绕组的特点是导线细、匝数多、电阻大、电流小。

这是由于励磁绕组的电压就是电枢绕组的端电压，这个电压通常较高。

励磁绕电阻大，可使If减小，从而减小损耗。

由于If较小，为了产生足够的主磁通Φ，就应增加绕组的匝数。

由于If较小，可近似为I=Ia。

并励直流电动机的机械特性较好，在负载变时，转速变化很小，并且转速调整便利，调整范围大，启动转矩较大。

因此应用广泛。

3、串励电动机串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联之后接直流电源，如图3所示。

串励电动机励磁绕组的特点是其励磁电流If就是电枢电流Ia，这个电流一般比较大，所以励磁绕组导线粗、匝数少，它的电阻也较小。

图3 串励电动机串励电动机多于负载在较大范围内变化的和要求有较大起动转矩的设备中。

4、复励电动机这种直流电动机的主磁极上装有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，另一个与电枢绕组并联，如图4所示，所以复励电动机的特性兼有串励电动机和并励电动机的特点，所以也被广泛应用。

图4 复励电动机在以上四种类型的直流电动机中，以并励直流电动机和他励直流电动机应用最为广泛。

直流电动机的工作原理结构及分类直流电动机是一种将直流电能转化为机械能的设备。

其工作原理基于电磁感应和洛伦兹力。

当电流通过电动机的定子（电枢）绕组时，产生的磁场与永磁体（或励磁绕组）的磁场相互作用，产生一个力矩。

这个力矩使得转子开始旋转，将电能转化为机械能。

下面将分别介绍直流电动机的工作原理、结构和分类。

工作原理：直流电动机的工作原理基于两个物理规律：电磁感应和洛伦兹力。

在直流电动机中，电流经过电动机的定子绕组时产生一个磁场。

这个磁场与转子上的永磁体或励磁绕组的磁场相互作用，产生一个力矩。

根据洛伦兹力定律，电流在磁场中受到一个力的作用。

力的方向使得转子开始旋转，并将电能转化为机械能。

结构：直流电动机主要由定子、转子和端盖组成。

定子是装有绕组的铁芯，其绕组通常是平行于转轴方向的螺线管。

绕组上连接有电源，通过电源提供电流。

转子由永磁体或励磁绕组构成。

永磁体提供一个恒定的磁场，而励磁绕组通过外部电源提供磁场。

端盖用来保护电机内部的部件，并提供安装和轴承支撑。

分类：1.按照励磁方式分类：永磁直流电动机：转子上的永磁体产生磁场，不需要额外的励磁绕组。

电枢磁场直流电动机：通过外部提供稳定的励磁磁场。

自励直流电动机：电动机的励磁由自身电机的电源提供。

2.按照电枢绕组和永磁体的连接方式分类：并励直流电动机：电枢线圈和永磁体在电路中并联，即二者共用一个电源。

串励直流电动机：电枢线圈和永磁体在电路中串联，即电枢和永磁体分别接受不同的电源。

3.按照换向器绕组的类型分类：喷刷式直流电动机：使用机械的换向器和电刷。

无刷式直流电动机：采用电子换向器和定子通电来实现换向。

此外，直流电动机还可以根据转子类型、转子连接方式和功率等因素进行分类。

总结：直流电动机是一种将电力转化为机械能的装置，其工作原理基于电磁感应和洛伦兹力。

直流电动机的结构包括定子、转子和端盖。

根据不同的励磁方式、电枢绕组和永磁体的连接方式以及换向器绕组的类型，直流电动机可以分为不同的类型。

串励直流电动机工作原理一、清点人数，记考勤二、复习上节课相关知识三、引入新课1、组成：由定子、转子、电刷和换向器组成，如图2所示。

转子（电枢）：产生电磁转矩。

转子（磁场）：产生磁场。

电刷：将直流电引入到电枢中。

换向器：保证同一磁极下电流的方向一致。

1—风扇；2—机座；3—电枢；4—主磁极；5—电刷；6—换向器；7—接线板；8—出线盒；9—换向极；10—端盖图2 直流电动机的组成2、电动机的工作原理基本工作原理：通电导体在磁场中产生电磁力，使导体产生旋转运动，实现了电能与机械能的转变。

工作情况：当蓄电池电流经过电刷引入电枢后，在线圈中有电流流过，方向如图所示。

根据左手定则，可以确定电磁力的方向，可见线圈在电磁力的作用下沿逆时针方向旋转。

当线圈旋转过半圈后，两个换向片更换了接触的电刷，流过线圈的电流也发生了改变，但是电磁力矩的方向没有改变，这样就保证了电机始终向一个方向旋转，如图3所示。

图3 直流电动机的工作原理3、电动机的工作特性工作特性：直流串励式电动机的力矩M、转速n和功率P随电枢电流变化的规律，如图4所示。

图4 直流电动机的特性转矩特性：定义：电动机的转矩与电动机电流之间的关系。

分析：⑴起动瞬间，制动状态，电流值最大，电枢转速为零，力矩也相应达到最大值。

且力矩与电流的平方成正比，因此力矩最大，易于发动机的起动。

这就是汽车采用直流串励式电动机的主要原因。

⑵随着转速的提高，力矩不断下降。

转速特性：定义：电动机的转速与电动机电流之间的关系。

分析：⑴当电枢电流增加时，电压降IsΣR 增加，在磁路未饱和时，Φ的值也增加，故n急剧下降。

⑵直流串励电动机另一特性：重载时转速低，可保证发动机的安全起动，而在轻载时转速高，易造成飞车事故。

因此对于功率较大的电动机，不允许在轻载或空载下运行。

功率特性：定义：电动机的输出功率与电流之间的关系。

分析：⑴全制动时：起动发动机瞬间，转速和输出功率均为零，电流最大，转矩最大；⑵空载时：电流最小，转速最大，功率为零；电枢电流在最大值一半时，功率最大。