第4章 直流电动机的运行
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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。
直流电机的工作原理
直流电机是一种将直流电能转化为机械能的装置。
它的工作原理基于洛伦兹力和电动行为的相互作用。
直流电机的核心部件是电枢,由大量线圈组成。
当直流电源施加在电枢上时,电流流经线圈,产生一圈圈的磁场。
在电枢旁边,有一个磁体称为永磁体或者磁场极,它产生恒定的磁场。
当电流通过电枢的线圈时,根据右手定则,线圈内的磁场与永磁体的磁场产生相互作用,产生力矩。
由于电流的方向是可逆的,所以直流电机的转向也是可逆的。
当电流改变方向时,电枢产生的磁场方向也会改变,进而改变了与永磁体的相互作用,实现了转向。
为了实现连续的旋转运动,直流电机需要一个机械装置来改变电枢线圈的方向。
这个装置通常由一个可调整的组件(如换向器和刷子)组成,它能够使电流从一个线圈转移到下一个线圈,从而保持电枢的旋转方向。
总之,直流电机工作的基本原理就是利用洛伦兹力和电动行为,通过电磁感应和相互作用实现电能到机械能的转换。
作动力用:直流电动机将直流电能转化为机械能直流测速发电机将机械信号转换为电信信号传递-直流伺服电动机将控制电信号转换为机械信号1-1 直流电机工作原理一、原理图(物理模型图)磁极对N、S不动, 线圈(绕组)abcd 旋转, 换向片1、2旋转, 电刷及出线A、B不动二、直流发电机原理(机械能--->直流电能)( Principles of DC Generator)1.原动机拖动电枢以转速n(r/min)旋转;2.电机内部有磁场存在;或定子(不动部件)上的励磁绕组通过直流电流(称为励磁电流I f)时产生恒定磁场(励磁磁场,主磁场) (magnetic field, field pole)3.电枢线圈的导体中将产生感应电势 e = B l v ,但导体电势为交流电,而经过换向器与电刷的作用可以引出直流电势E AB,以便输出直流电能。
(看原理图1,看原理图2)(commutator and brush)1.问题1-1:直流电机电枢单个导体中感应电势的性质?2.问题1-2:直流电机通过电刷引出的感应电势的性质?3.看直流发电机原理动画4.问题1-3:直流发电机如何得到幅值较为恒定的直流电势?5.为了得到稳定的直流电势,直流电机的电枢圆周上一般有多个线圈分布在不同的位置,并通过多个换向片联接成电枢绕组。
以前曾使用环形绕组.6.问题1-4:环形绕组的缺点是什么?三. 直流电动机的原理 ( Principies of DC Motor)1.将直流电源通过电刷和换向器接入电枢绕组,使电枢导体有电流i a通过。
2.电机内部有磁场存在。
3.载流的转子(即电枢)导体将受到电磁力 f 的作用 f = B l i a(左手定则)4.所有导体产生的电磁力作用于转子可产生电磁转矩,以便拖动机械负载以n(r/min)旋转。
5.结论:直流电机的可逆性原理:同一台电机,结构上不作任何改变,可以作发电机运行,也可以作电动机运行。
电机与拖动基础第一章电机的基本原理 (1)第二章电力拖动系统的动力学基础 (6)第三章直流电机原理 (12)第四章直流电机拖动基础 (14)第五章变压器 (29)第六章交流电机的旋转磁场理论 (43)第七章异步电机原理 (44)第八章同步电机原理 (51)第九章交流电机拖动基础 (61)第十章电力拖动系统电动机的选择 (73)第一章 电机的基本原理1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系,并列出其基本物理规律与数学公式。
答:电与磁存在三个基本关系,分别是(1)电磁感应定律:如果在闭合磁路中磁通随时间而变化,那么将在线圈中感应出电动势。
感应电动势的大小与磁通的变化率成正比,即 tΦN e d d -= 感应电动势的方向由右手螺旋定则确定,式中的负号表示感应电动势试图阻止闭合磁路中磁通的变化。
(2)导体在磁场中的感应电动势:如果磁场固定不变,而让导体在磁场中运动,这时相对于导体来说,磁场仍是变化的,同样会在导体中产生感应电动势。
这种导体在磁场中运动产生的感应电动势的大小由下式给出Blv e =而感应电动势的方向由右手定则确定。
(3)载流导体在磁场中的电磁力:如果在固定磁场中放置一个通有电流的导体,则会在载流导体上产生一个电磁力。
载流导体受力的大小与导体在磁场中的位置有关,当导体与磁力线方向垂直时,所受的力最大,这时电磁力F 与磁通密度B 、导体长度l 以及通电电流i 成正比,即Bli F =电磁力的方向可由左手定则确定。
1-2 通过电路与磁路的比较,总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系(如电阻与磁阻),请列表说明。
答:磁路是指在电工设备中,用磁性材料做成一定形状的铁心,铁心的磁导率比其他物质的磁导率高得多,铁心线圈中的电流所产生的磁通绝大部分将经过铁心闭合,这种人为造成的磁通闭合路径就称为磁路。
而电路是由金属导线和电气或电子部件组成的导电回路,也可以说电路是电流所流经的路径。
磁路与电路之间有许多相似性,两者所遵循的基本定律相似,即KCL:在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束;KVL:在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律;另外,磁路与电路都有各自的欧姆定律。
第1章磁路一、填空题:1.磁通恒定的磁路称为,磁通随时间变化的磁路称为。
2.电机和变压器常用的铁心材料为。
3.铁磁材料的磁导率非铁磁材料的磁导率。
4.在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是。
5.当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时,对直流磁路,则磁通,电感,电流;对交流磁路,则磁通,电感,电流。
6.恒压直流铁心磁路中,如果增大空气气隙。
则磁通;电感;电流;如果是恒压交流铁心磁路,则空气气隙增大时,磁通;电感;电流。
二、选择题:1.若硅钢片的叠片接缝增大,则其磁阻。
A:增加B:减小C:基本不变2.在电机和变压器铁心材料周围的气隙中磁场。
A:存在B:不存在C:不好确定3.磁路计算时如果存在多个磁动势,则对磁路可应用叠加原理。
A:非线性B:线形C:所有的4.铁心叠片越厚,其损耗。
A:不变B:越小C:越大三、判断题:1.电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。
()2.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。
()3.在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。
()4.若硅钢片的接缝增大,则其磁阻增加。
()5.在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。
()6.恒压交流铁心磁路,则空气气隙增大时磁通不变。
()7.磁通磁路计算时如果存在多个磁动势,可应用叠加原理。
()8.铁心叠片越厚,其损耗越大。
()四、简答题:1.电机和变压器的磁路常采用什么材料制成,这种材料有那些主要特性?2.磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的?它们的大小与那些因素有关?3.什么是软磁材料?什么是硬磁材料?4.磁路的磁阻如何计算?磁阻的单位是什么?5.说明磁路和电路的不同点。
6.说明直流磁路和交流磁路的不同点。
7.基本磁化曲线与起始磁化曲线有何区别?磁路计算时用的是哪一种磁化曲线?8.路的基本定律有哪几条?当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时,磁路计算能否用叠加原理,为什么?第2章变压器一、填空题:1、磁通交变会在绕组感应电势,磁通 和电势E两者波形,相位,幅值。