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第1章直流电机原理摘要：本章分析直流电机的工作原理、结构、电路、磁路及换向等问题，为电力拖动自动控制系统提供元件的基本知识。
1.1直流电机的基本工作原理（返回顶部）1.1.1 直流发电机的工作原理（返回顶部）直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，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的原理。
图1.1是一台交流发电机的原理模型。
图中，、为一对固定的磁极（一般是电磁铁，也可以是永久磁铁），是装在可以转动的圆柱体表面上的一个线圈，把线圈的两端分别接到两个圆环（称为滑环）上（以后把这个可以转动的装有线圈的圆柱体称为电枢）。
在滑环上分别放上两个固定不动的由石墨制成的电刷和。
通过电刷和把旋转着的电路与外部电路相联接。
图1.1交流发电机原理模型1—磁极；2—电枢；3—滑环；4—电刷当原动机拖动电枢以恒速逆时针方向转动时，根据电磁感应定律可知，在线圈边（即导体）和中有感应电动势产生。
感应电动势的大小用式（1.1）确定。
（1.1）式中——导体所在处的磁密（）；——导体或的长度（）;υ——导体或与之间的相对线速度（）。
感应电动势的方向按右手定则确定。
在图2.1所示瞬间，导体、的感应电动势方向分别由指向和由指向。
这时电刷呈高电位，电刷呈低电位。
当图1.1中电枢逆时针方向转过180°时，导体与互换了位置，用右手定则判断，此时导体、中的感应电动势方向都与图1.1所示瞬间的相反。
这时电刷A呈低电位，电刷B呈高电位。
如果电枢继续逆时针方向旋转180°，导体、又转到图1.1所示位置，则电刷又呈高电位，电刷呈低电位。
由此可见，图1.1中电枢每转一周，线圈中感应电动势方向交变一次，因此线圈内的感应电动势是一种交变电动势，这是最简单的交流发电机的原理。
如果想要得到直流电动势，那么必须把上述线圈感应的电动势进行整流，实现整流的装置称之为换向器。
图2.2是直流发电机的原理模型，它由两个铜质换向片代替图1.1中的两个滑环。
合肥工业大学电拖实验报告第一章直流电机实验一认识实验一．实验目的1．学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2．认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3．熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。
二．预习要点1．如何正确选择使用仪器仪表，特别是电压表、电流表的量程。
2．直流电动机起动时，励磁电源和电枢电源应如何调节？为什么？若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果？3．直流电动机调速及改变转向的方法。
三．实验项目1．了解电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安表及直流电动机的使用方法。
2．用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。
3．直流他励电动机的起动，调速及改变转向。
四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13A）3．直流并励电动机M034．直流电动机电枢电源（NMEL-18/15．直流电动机励磁电源（NMEL-18/26．可调电阻箱（NMEL-03/4）7．直流电压、毫安、安培表各面板的布置及使用方法，注意事项。
2．在控制屏上按次序悬挂NMEL-13A。
件，并检查NMEL-13AU：直流电动机电枢电源（NMEL-18/1R：可调电阻箱（NMEL-03/4）中R1与R2其中一组串联V：直流电压表（NMEL-06）A：直流安培表（NMEL-06）M：直流电机电枢（1）经检查接线无误后，直流电动机电枢电源调至最小。
直流电压表量程选为300V档，直流安培表量程选为2A档。
（2）依次闭合主控制屏绿色“闭合”按钮开关，可调直流稳压电源的船形开关，建立直流电源，并调节直流电源至220V输出。
调节R使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行，如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），改变电压表量程为20V，迅速测取电机电枢两端电压UM 和电流Ia。
第1章直流电机要点提示：1.直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一。
2.直流电机由两大部分组成：定子和转子。
3.掌握直流电机的工作原理。
4.掌握直流电动机的工作特性：转速特性、转矩特性、效率特性5.掌握直流电机定子绕组的励磁方式有：他励、并励、串励、复励。
6.理解电枢绕组中一个元件经过电刷从一个支路转换到另一个支路的过程称为换向。
7.直流电机的感应电动势：电枢绕组中的感应电动势，即正负电刷之间的感应电动势。
1.1 直流电机的基本工作原理与结构电机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。
按工作电源种类可分为直流电机和交流电机。
直流电机按能量转换的方向可分为直流电动机和直流发电机。
在电机发展的历史上，直流电机的发明较早，它的电源是电池，后来才出现了交流电机。
直流电机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力，比较容易控制。
常用于调速要求较高的生产机械上，如轧钢机，矿井提升设备，大型起重机，电力机车，挖掘机械和纺织机械等；同时直流发电机可用来作为直流电机以及交流电机的励磁直流电源。
直流电机的换向问题，限制了直流电机的极限容量，又增加了维护的工作量。
随着近年来电力电子技术的发展，在很多领域内，直流电机有逐步被交流电机取代的趋势。
但在某些要求调速范围大、调速性高、精密度好、控制性能优异的场合，直流电机的应用目前仍占有较大的比重。
1.1.1 直流电机的结构任何电机都包括三大部分：定子、转子和气隙。
同一般类型电机一样，直流电动机和直流发电机在主要结构上基本相同，都由定子、转子和气隙三部分组成。
如图1.1.1所示。
直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、换向极、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。
1.定子定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置和端盖等组成，其剖面结构如图1.1.2所示其主要作用是产生主磁场和作为电机的机械支架。
1）主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场。
主磁极由铁心和励磁绕组两部分组成，通过螺钉固定。
