直流电机的基本结构和工作原理

浏览次数：5491发布日期：2009-04-23

直流电机的基本结构和工作原理

直流电机的工作原理：
直流电机作为发电机运行时，电枢由原动机驱动而在磁场中旋转，在电枢线圈的两根有效边中便感应出电动势e。显然，每一有效边中的电动势是交变的，即在N极下是一个方向，当它转到S极下时是另一个方向。电刷和换向器的作用在于将发电机电枢绕组内的交流电动势变换成电刷之间的极性不变的电动势。当电刷之间接有负载时，在电动势的作用下就在电路中产生一定方向的电流。　　负载电流在旋转绕组上产生负载转矩，方向与驱动转矩相反。
电流方向：
N极下的有效边中的电流总是一个方向，而S极下的有效边中的电流总是另一个方向，这样才能使两个边上受到的电磁力的方向一致，电枢因而转动。　　当电枢在磁场中转动时，线圈中也要产生感应电动势e，这个电动势的方向（由右手定则确定）与电流或外加电压的方向总是相反，所以称为反电势，它与发电机中电动势的作用是不同的。
	如上图所示，若在A、B之间外加一个直流电压，A接电源正极，B接负极，则线圈中有电流流过。当线圈处于图所示位置时，有效边ab在N极下，cd在S极上，两边中的电流方向为a→b，c→d。由安培定律可知，ab边和cd边所受的电磁力为：　　　　　　F＝BLI 　　式中，I为导线中的电流，单位为安（A）。根据左手定则知，两个F的方向相反，如图所示，形成电磁转矩，驱使线圈逆时针方向旋转。当线圈转过180°时，cd边处于N极下，ab边处于S极上。由于换向器的作用，使两有效边中电流的方向与原来相反，变为d→c、b→a，这就使得两极面下的有效边中电流的方面保持不变，因而其受力方向，电磁转矩方向都不变。
直流电动机原理图
直流电机的电动势：
E=KeΦｎ
式中， E——电动势（V）； Φ——一对磁极的磁通（Wb）；ｎ——电枢转速（r／min）； Ke——与电机结构有关的常数。
直流电机电枢绕组中的电流与磁通有相互作用，产生电磁力和电磁转矩。
T=KtΦIa
式中， T——电磁转矩（Nm）； Φ——一对磁极的磁通（Wb）； Ia——电枢电流（A）； Kt——与电机结构有关的常数，Kt＝9.55Ke。

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