电机学第20章直流电机的工作原理和基本结构
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直流电动机的结构及工作原理1.直流电机的结构直流电机的结构比交流电动机复杂得多,主要由:1)主磁极。
由主磁极铁芯及套装在铁芯上的励磁线圈构成,作用是建立主磁场;2)机座。
为主磁路的一部分,同时构成电机的结构框架,由厚钢板或铸钢件构成;3)电枢铁芯。
为电枢绕组的支撑部件,也为主磁路的一部分,由硅钢片叠压而成;4)电枢绕组。
直流电机的电路部分,由绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成;5)换向器。
由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒、片间用V形云母绝缘,两端再用两个形环夹紧而构成。
用作直流发电机时,称整流子,起整流作用;用于直流电动机时,用于(逆变)换向;6)电刷装置。
由电刷、刷盒、刷杆和连线等构成,是电枢电路的引出(或引入)装置。
7)换向极。
由铁芯和绕组构成,起改善换向,气隙磁场匀称等作用。
2.直流电机的工作原理直流电机是将电源电能转变为轴上输出的机械能的电磁转换装置。
由定子绕组通入直流励磁电流,产生励磁磁场,主电路引入直流电源,经碳刷(电刷)传给换向器,再经换向器将此直流电转化为交流电,引入电枢绕组,产生电枢电流(电枢磁场),电枢磁场与励磁磁场合成气隙磁场,电枢绕组切割合成气隙磁场,产生电磁转矩。
这是直流电机的基本工作原理。
右图为简单的两极直流电机模型,由主磁极(励磁线圈)、电枢(电枢线圈)、电刷和换向片等组成。
固定部分(定子)上,装设了一对直流励磁的静止的主磁级N、S,主磁级由励磁线圈的磁场产生;旋转部分(转子)上,装调电枢铁芯与电枢绕组。
电枢电流由外供直流电源所产生。
定子和转子之间有一气隙。
电枢线圈的首、末端分别连接于两个圆弧型的换向片上,换向片之间互相绝缘,由换向片构成的整体称为换向器。
换向片固定在转轴上,与转轴也是绝缘的。
在换向片上放置着一对固定不动的电刷,当电枢旋转时,电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接触(引入外供直流电源)。
直流电动机运行时,将直流电源接住在两刷之间,电流方向为:N级下有效边电流总是一个方向,而S级上有效边中电流总是另一个方向,两边上受到的电磁力方向一致,电枢因而转动。
直流电机的基本工作原理
直流电机是一种将直流电能转换为机械能的电动机,广泛应用于工业、交通、家电等领域。
其基本工作原理如下:
一、电磁感应原理
直流电机的核心是电枢,它由若干个线圈组成。
当电枢通电时,线圈
内会产生磁场,而周围的永磁体也会产生磁场。
这两个磁场作用在一起,产生了磁力线的相互作用。
这里的相互作用就是电磁感应原理。
二、安培定则
电枢中的电流受到洛伦兹力的作用,从而产生了强烈的转动力矩。
这
里的转动力矩是根据安培定则来描述的。
安培定则是指电流在磁场中
的受力方向受洛伦兹力的限制。
三、换向器原理
由于直流电的特性,电流方向是恒定不变的。
因此,为了保证电枢能
够顺畅地旋转,需要借助一种叫做换向器的装置。
换向器能够将电枢
的电流方向随着电机的旋转而不断地反转,从而使电机一直保持转动。
四、通用性
直流电机具有通用性,不仅可以用于直流电源,还可以在交流电路中使用。
这得益于电机内部的换向器能够将交流电源转换为直流电源,从而使得直流电机能够在交流电路中运行。
五、应用广泛
直流电机广泛应用于各种领域,例如电子游戏机、电动机车、电动汽车、家庭电器等。
由于其结构简单、制造工艺简便,因此在现代工业中也占有重要地位。