直流电动机的工作原理和基本性质

（1）主磁极 作用：建立主磁场。
构成：主极铁心和套装 在铁心上的励磁绕组。
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15.1直流电机的工作原理、主要结构、额定值
二、直流电机主要结构 （一）定子各部件安装结构
（2）换向极
作用：用于改善换向
构成：换向极常用整块钢或厚钢板制成。换向极的数目 一般与主磁极相等。在小功率直流电机中，换向极数量 通常只有主磁极的一半，或不设置换向极
15.1直流电机的工作原理、主要结构、额定值
二、直流电机主要结构 （二）转子各部件安装结构
（3）换向器
作用：整流（发电机）或逆变（电动机）。
构成：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。
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15.1直流电机的工作原理、主要结构、额定值
作用：电枢绕组——功率绕组。当电枢绕组在磁场中旋转 时将感应电势，当电枢绕组中流通电流时，电流和气隙磁 场相互作用将产生电磁转矩。通过电枢绕组直流电机进行 电功率和机械功率的转换。 特点：直流绕组是闭合绕组。每个元件的两端点分别连接在两
换向片上，每个换向片连接两个元件，各元件依一定规律依次连 接，形成闭合回路。
件串联起来，象波浪式的前进。波绕组，又分为单波和复波
绕组。 (3)混合绕组。
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15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
绕组是由元件构成的.放在槽内的元件边，能切割磁力线产 生感应电动势，叫有效边；放在槽外，不切割磁力线，仅
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15.1直流电机的工作原理、主要结构、额定值
一、直流电机工作原理

供给励磁绕组电流的方式称为励磁方式。 分为他励和自励两大类，自励方式又分并励、串励和复励三 种方式。
+
U
G
−
（1）他励：励磁电流由其它直 流电源单独供给。
I = Ia
励磁电流
+
If
Uf
−
（2）并励 发电机的励磁绕组与电 枢绕组并联。且满足
（3）串励 励磁绕组与电枢绕组串联。 且满足
Ia = I+ I f
转子
外形图
内部结构图
直流电机的结构剖面图 1—换向器；2—电刷装置；3—机座；4—主磁极； 5—换向极；6—端盖；7—风扇；8—电枢绕组；9—电枢铁心
定子结构图
直流电机的定子主磁极 1—主极铁心；2—励磁绕组；3—机座；4—电枢
转子结构图
直流电机的电枢 1—转轴；2—轴承；3—换向器； 4—电枢铁心；5—电枢绕组；6—风扇；7—轴承
主要章节
第1章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第10章 10章 12章 第12章 绪论 直流电机原理 他励直流电动机的运行 变压器 交流电机电枢绕组的电动势与磁动势 异步电动机原理 三相异步电动机的启动与制动 三相交流电动机调速 微控电机
为重点章
第1 章 概 论
电机是利用电磁感应原理工作的机械。 电机是利用电磁感应原理工作的机械。 1、电机的分类
4、本课程的特点及学习方法 本课程是一门理论性很强的专业基础课。涉及到电 磁学、动力学、热力学等学科。 在分析问题时，必须结合电机的具体结构，采用工 程观点和分析方法，在掌握基本理论的同时，还要注意 培养实验操作技能和计算方法。 建议学习方法 1）抓主要矛盾，忽略次要因素； 2）抓住重点，掌握基本概念、基本原理和主要特性； 3）运用电路原理、物理学等基本理论分析各类电机内 部的电磁物理过程； 4）分析和掌握不同电机的雷同之处，理解公式 所表达的物理概念； 5）必须做到充分预习和复习。

直流电机的电枢绕组是由结构形状相同的元件构成的。
所谓元件，是指两端分别与两片换向片连接的单匝或多匝线 圈。元件有两个引出线，即首端和末端。
第3章 直流电机
图 3-12 元件图 （a） 单匝元件；（b） 两匝元件
第3章 直流电机
每一元件有两个有效部分，称为元件边，用于切割磁场
感应电动势。元件在槽外（电枢铁芯两端）的部分，不切割 磁通，因而不感应电动势，仅作为连接引线，称为端部。构 成元件线匝的两个有效边称为导体。
电刷及换向器的作用：
①把旋转电路与外电路联系起来
②把电枢绕组中的交流电整流为外电路 中的直流电
第3章 直流电机
3.1.2
直流电机的主要结构部件
图 3-5 直流电机的剖面图
第3章 直流电机
图 3-6 直流电机横截面示意图
第3章 直流电机
定子
主磁极 换向磁极 电刷装置
电机结构
转子
机座 端盖
电枢铁心 电枢绕组 换向器 转轴 轴承
若PN的单位为kW，则系数9.55应改为9550。
第3章 直流电机
【例3-1】
一台直流电动机的额定值为PN=160 kW，
UN=220 V，nN=1500 r/min，ηN=90%，求该电机的额定输入 功率P1N、额定电流IN、额定输出转矩T2N。 解：额定输入功率为
P1 N PN
N

160 0 .9
第3章 直流电机 3.3.1 直流电机的磁路、磁密与磁通
图 3-20 直流电机的磁路
第3章 直流电机
主磁通所经过的磁路应分为以下几段：磁极极身、气隙、
转子齿、转子铁轭、定子铁轭。根据磁路欧姆定律有

2 Ff 2 R m 2 R m p 2 R m t R m yr R m yt

一、直流电机的基本工作原理直流电机可分为直流电动机和直流发电机两大类，其工作原理可通过模型加以说明。

(一)直流发电机的工作原理图1—1所示为直流发电机的物理模型。

在图1—1中N、S为磁场，磁极固定不动，称为直流电机的定子。

abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连同导磁圆柱体是直流电机可转动部分，称为电机转子(又称电枢)。

线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可以随线圈一同转动的导电片上，该导电片称为换向片。

转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。

在定子与转子间有间隙存在，称为空气隙，简称气隙。

在直流发电机的模型中，当有原动机拖动转子以一定的转速逆时针旋转时，根据电磁感应定律可知，在线圈abcd中将产生感应电动势。

设每边导体中的感应电势为e，则线圈电势为2e，电势e的瞬时值为：式中，e为导体感应电动势，单位为V;BX为导体所在处的磁通密度，单位为Wb/m ;l为导体ab或cd的有效长度，单位为m;v为导体ab或cd与BX间的相对线速度，单位为m/s。

导体中感应电动势的方向可用右手定则确定。

在逆时针旋转情况下，如图1—1(a)所示导体ab在N 极下，感应电动势的极性为a点高电位，b点低电位;导体cd在S 极下，感应电动势的极性为c点高电位，d点低电位，在此状态下电刷A的极性为正，电刷B的极性为负。

当线圈旋转1800后，如图1—1(b)，导体ab在S极下，导体ab则在N极下，此时导体中的感应电动势方向已改变，但由于原来与电刷A接触的换向片已经与电刷B接触，而与电刷B接触的换向片时换到与电刷A接触，因此电刷A的极性仍为正，电刷B的极性仍为负。

从图1—1中可以看出，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总为正，而电刷B的极性总为负，在电刷两端可获得直流电动势。

实际直流发电机的电枢是根据实际应用情况需要有多个线圈。

线圈分布于电枢铁心表面的不同位置上，并按照一定的规定连接起来，构成电机的电枢绕组。