第9章：直流电动机
自动控制原理-第9章 控制系统的非线性问题
9 控制系统的非线性问题9.1概述在物理世界中，理想的线性系统并不存在。
严格来讲，所有的控制系统都是非线性系统。
例如，由电子线路组成的放大元件，会在输出信号超过一定值后出现饱和现象。
当由电动机作为执行元件时，由于摩擦力矩和负载力矩的存在，只有在电枢电压达到一定值的时候，电动机才会转动，存在死区。
实际上，所有的物理元件都具有非线性特性。
如果一个控制系统包含一个或一个以上具有非线性特性的元件，则称这种系统为非线性系统，非线性系统的特性不能由微分方程来描述。
图9-1所示的伺服电机控制特性就是一种非线性特性，图中横坐标u 为电机的控制电压，纵坐标ω为电机的输出转速，如果伺服电动机工作在A 1OA 2区段，则伺服电机的控制电压与输出转速的关系近似为线性，因此可以把伺服电动机作为线性元件来处理。
但如果电动机的工作区间在B 1OB 2区段．那么就不能把伺服电动机再作为线性元件来处理，因为其静特性具有明显的非线性。
图9-1 伺服电动机特性9.1.1控制系统中的典型非线性特性的类型常见典型非线性特性有饱和非线性、间隙非线性、死区非线性、继电非线性等。
9.1.1.1饱和非线性控制系统中的放大环节及执行机构受到电源电压和功率的限制，都具有饱和特性。
如图9-2所示，其中a x a <<-的区域是线性范围，线性范围以外的区域是饱和区。
许多元件的运动范围由于受到能源、功率等条件的限制，也都有饱和非线性特性。
有时，工程上还人为引入饱和非线性特性以限制过载。
图9-2 饱和非线性9.1.1.2不灵敏区(死区)非线性控制系统中的测量元件、执行元件等一般都具有死区特性。
例如一些测量元件对微弱的输入量不敏感，电动机只有在输入信号增大到一定程度的时候才会转动等等。
如图9-3所示，其特性是输入信号在∆<<∆-x 区间时，输出信号为零。
超出此区间时，呈线性特性。
这种只有在输入量超过一定值后才有输出的特性称为不灵敏区非线性，其中区域∆<<∆-x 叫做不灵敏区或死区。
直流电动机工作原理
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。
电机及电力拖动课后习题答案
For personal use only in study and research; not for commercial use《电机与拖动基础》课后习题第一章 习题答案1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？答：主要部件：（1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。
（2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。
直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通。
换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。
机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成，作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上；另一个作用是构成电机磁路的一部分。
电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。
电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成。
有两个作用，一是作为磁的通路，一是用来嵌放电枢绕组。
电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。
换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合，在电刷两端获得直流电压。
2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/min 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。
解：电动机η⋅=N N N I U P ， 故 A =⨯⨯=⋅=5.6985.02201013U P I 3N N N η3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/min 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I 。
解：发电机N N N I U P =， 故 A ⨯==3912301090U P I 3N N N 7．什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应性质是什么？对电动机呢？答：负载时电枢磁动势对主磁场的影响称为电枢反应。
第1章 直流电机的结构与工作原理
（3）额定电流ＩＮ 指在额定情况下，电机流出或流入的电流，单位为A 。 直流发电机额定电流为 直流电动机额定电流为
1.3 直流电机的铭牌数据及主要系列
同直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。
*
电枢绕组是直流电机的核心部分。无论是发电机还是电动机，感应电动势和电磁转矩都在电枢绕组中产生，电枢绕组是实现机电能量转换的枢纽，电枢绕组的名称由此而来，并为此把直流电机的转子称为电枢。
1.2.1 基本知识
第一章 直流电机的结构与工作原理
1.2直流电机的电枢绕组
1.3直流电机的铭牌数据及主要系列
1.1直流电机的结构与工作原理
*
1.1 直流电机的结构与工作原理
1.1.1 直流电机的结构
电枢铁芯
电枢绕组
换向磁极
主磁极
电刷装置
机座
端盖
定子
转子
换向器
转轴
轴承
直 流 电 机
*
1.1 直流电机的结构与工作原理
1.2 直流电机的电枢绕组
*
单叠绕组是指元件的首端和末端分别接到相邻的两片换向片上，下一个元件叠在前一个元件之上。
1.单叠绕组的链接规律 绘制展开图的步骤是： 第一步：计算绕组的各节距。包括 、y、y1。 第二步：画槽、画元件，按顺序编号。每槽用两条短线表示，实线表示上层，虚线表示下层。注意：实线上的标号既表示槽号又表示元件号，同时还表示该元件的上层边所在的位置。
1.1 直流电机的结构与工作原理
*
2. 直流电动机工作原理
把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。如右图。
直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
《直流电机》PPT课件
TL
n
E
T
Ia
最后达到新的平衡点。
UEIaRa
T KTΦIa
与原平衡点相比，新的平衡点：Ia 、 P入
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9.5 机械特性
机械特性指的是电机的电磁转矩和转速间的关系，
下边以他励和串励电机为例说明。
If
Ia
一、 他励电动机的机械特性
Uf M U
他励电动机和并励电动机的特性一样。
U E IaRa
KT：与线圈的结构有关的常数 （与线圈大小，磁极的对数等有关）
：线圈所处位置的磁通
Ia：电枢绕组中的电流 单位： （韦伯），Ia（安培），T（牛顿•米）
由转矩公式可知：
(1)产生转矩的条件：必须有励磁磁通和电枢电流。
(2)改变电机Βιβλιοθήκη 转的方向：改变电枢电流的方向或者改变磁通的方向。
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产生磁通，称为励磁。
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9
根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的 直流电机又可细分为：
他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。
并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。
串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。
复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在 同一电源上。
3
9.2 工作原理
一、 工作原理
电刷
+ U
N I
I
–
S
换向片
直流电源
电刷
换向器
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线圈
4
电刷
+ U
F N
I
F I
–
S
换向片
直流电动机的原理及特性
直流电机
定子
机座 换向极 主磁极 电刷装置 电枢铁心 换向器
转子
电枢绕组 轴承
风扇 转轴
2.1.2 直流电动机的励磁方式 定义：直流电机产生磁场的励磁绕组的接线方式称为励磁方式。 实质上就是励磁绕组和电枢绕组如何联接，就决定了它是什么 样的励磁方式。
1.他励式
若励磁绕组不与电枢 绕组联接，励磁绕组单独 由其他电源供电的直流电 机称为他励式直流电机。
2.1.2 直流电动机的励磁方式
并励式
励磁绕组与电枢绕组并联，称为并励式直流电机。 并励式直流电机的电枢电流Ia。励磁绕组流过的 电流为If ，经过负载或电源供给电机的总电流 为 I，三者须满足以下关系： 直流发电机：Ia ＝I＋If 直流电动机：Ia ＝I－If
2.1.2 直流电动机的励磁方式
第2章 直流电动机的原理及特性
直流电机的用途
测速
伺服
励磁机
电源
直流电机的特点
• 直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小。 • 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 直流电动机过载能力较强，起动和制动性能良好。
• 由于存在换向器，其制造复杂，价格较高
2.1直流电动机的基本结构和工作原理
端盖 —— 端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支 撑转子，将定转子连为一体。同时端盖对电机内部还 起防护作用。
定子部分
电刷装置——电刷装置是电枢电路的引出（或引入） 装置，它由电刷，刷握，刷杆和连线等部分组成，右 图所示，电刷是石墨或金属石墨组成的导电块，放在 刷握内用弹簧以一定的压力按放在换向器的表面，旋 转时与换向器表面形成滑动接触。刷握用螺钉夹紧在 刷杆上。每一刷杆上的一排电刷组成一个电刷组，同 极性的各刷杆用连线连在一起，再引到出线盒。刷杆 装在可移动的刷杆座上，以便调整电刷的位置。
《电机与拖动基础》课后习题答案
《电机与拖动基础》课后习题第一章 习题答案1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？ 答：主要部件：（1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。
（2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。
直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通。
换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。
机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成，作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上；另一个作用是构成电机磁路的一部分。
电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。
电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成。
有两个作用，一是作为磁的通路，一是用来嵌放电枢绕组。
电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。
换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合，在电刷两端获得直流电压。
2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/m in 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。
解：电动机η⋅=N N N I U P ， 故 A =⨯⨯=⋅=5.6985.02201013U P I 3N N N η3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/m in 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I 。
解：发电机N N N I U P =， 故 A ⨯==3912301090U P I 3N N N7．什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应性质是什么？对电动机呢？答：负载时电枢磁动势对主磁场的影响称为电枢反应。
机电传动控制复习
机 电 传 动 控 制
三 相 异 步 电 动 机
铁心:由导磁性能很好的硅钢片叠成(导磁部分)。 定 绕组:放在定子铁心内圆槽内(导电部分)。 子 机座:固定定子铁心及端盖。 静止 部分 铁心:由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。 绕组: ① 鼠笼式：转子铁心的每个槽内 插入一根裸导条， 转 形成一个多相对称短路绕组。 子 ② 绕线式：转子绕组为三相对称绕组， 旋转 嵌放在转子铁心槽内。 部分 转轴、轴承、风扇
机 电 传 动 控 制
电磁转矩T 为拖动转矩，方向与n 相同 (定子) 励磁 电动势E为反电势，它与外加电压 回路 产生的电流Ia方向相反。 U＝E＋IaRa
(3)电压平衡方程式
外加电枢电压为电枢的反电势和电阻压降所平衡。
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第1章 直流电机 1-1 直流电机的基本结构与工作原理
三、直流电机的励磁方式 (a)他励 (b)并励 (转子)电枢回路 (定子)励磁回路 (c)串励 (d)复励
0° 120°
机 电 传 动 控 制
㈠ 旋转磁场的产生
240° 360°
0°
120°
240°
360°
高速
0° 60° 120° 180° 低速
两极与四极旋转磁场的比较
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第2章 交流电动机 2-1 三相异步电动机的基本结构与工作原理
二. 三相异步电动机的工作原理
㈡ 转动原理 1.电生磁 (右手定则)
机 电 传 动 控 制
“自转”现象的消除 要求交流伺服电动机的转子电阻值设计得很大，使电机 在失去控制信号而单相运行时，正转矩或负转矩的最大 值均出现在sm＞1的地方。 交流伺服电动机的转速控制方式 ① 幅值控制 ② 相位控制 ③ 幅相控制
初中九年级(初三)物理 直流电动机和发电机的比较
直流电动机和发电机的比较学习苏科版九年级物理第十六章《电磁转换》以后，很多同学经常把发电机和电动机搞混淆。
由于两者的构造大致相同、元件的连接方式基本相同，同时都受磁场方向的影响，确实容易让人混乱，但只要对它们加以比较，不难发现它们的异同。
一、两者相同点。
1、构造相同。
都由线圈、磁铁、换向器、电刷组成。
2、元件连接方式相同。
各元件均以串联方式组成电路。
3、都受磁场方向影响。
发电机中产生的电流方向与磁场方向有关；电动机中线圈受力方向与磁场方向有关。
二、两者不同点。
1、原理不同。
发电机依据电磁感应现象制成；电动机根据通电导体在磁场中受力运动原理制成。
下面就这个不同点看一道例题。
例1.如图所示的4幅图中，能反映出电动机工作原理的是（）分析：仔细分析四个选项后会发现其中A、B、D选项电路中的电流时由于导体切割磁感线而产生的，即先有“切割运动”再有“电流”，这三个选项反应了发电机的工作原理。
而电动机工作时是先有电源提供的“电流”，然后磁场对“电流”产生力的作用使导体运动，选项C符合这种情况。
本题选C。
小结：通过例题分析不难发现，电动机和发电机原理上的主要区别在于“电流”出现的先后上。
先出现“电流”（电源）的为电动机，“切割”后才出现电流的为发电机。
所以在初中习题中，判断发电机还是电动机原理图时，我们可以根据“有电源的是电动机，没电源的是发电机”这句话来快速下结论。
2、判断方法不同。
发电机中电流方向是根据磁场方向和切割磁感线的运动方向来判断；电动机中导体受力运动方向是根据磁场方向和电流方向来判断。
我们做对这类题目的关键是熟记“通电导体在磁场中的受力方向和磁场方向以及电流方向有关”、“感应电流方向和磁场方向以及切割磁感线的运动方向有关”两个结论，掌握好“参照判定法”即根据题目已知的方向（参照方向）来判定变化后的方向。
下面就这个问题看两道例题。
例2、在物理学中，用表示电流的方向垂直于纸面向里，⊙表示电流的方向垂直于纸面向外。
直流电机的工作原理
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。
1.1直流电机的工作原理和结构
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
一、直流电机的工作原理
直流电机是直流发电机和直流 电动机的总称。直流电机具有可 逆性，既可作直流发电机使用， 也可作直流电动机使用。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
（2）电枢绕组
电枢绕组的作用是产生 感应电势和通过电流产生 电磁转矩，实现机电能量 转换。它是直流电机的主 要电路部分。
电枢绕组通常都用圆形或矩形截面的导线绕制而成，再按一定 规律嵌放在电枢槽内，上下层之间以及电枢绕组与铁心之间都要 妥善地绝缘。为了防止离心力将绕组甩出槽外，槽口处需用槽楔 将绕组压紧，伸出槽外的绕组端接部分用玻璃丝带绑紧。绕组端 头则按一定规律嵌放在换向器钢片的升高片槽内，并用锡焊或氩 弧焊焊牢。
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（3）换向极
§1-1 直流电机的工作原理和结构
换向极又称附加极，安装在相邻两主磁极的几何 中心线上。 Why？在1.7讲
换向极的作用是改善直流电机换向。在小容量电 机（1kw以下）中，有时换向极只有主磁极的一半， 或不安装换向极。 （4）电刷装置
电刷与换向器相配合，在电动机中起到逆变（将 直流变为交流）作用；而在发电机中则起到整流 （将交流变为直流和结构
（3）换向器 换向器的作用是
在电刷间得到直流电 动势，并保证每个磁 极下电枢导体电流方 向不变，以产生恒定 方向的电磁转矩。
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§1-1 直流电机的工作原理和结构
3、气隙
气隙是定子和转子（电枢）之间自然形成的间 隙。它是电机主磁路的一部分,是电机能量转换的 媒介。气隙的大小对电机运行的影响很大。小容 量电机约为1-3mm，大容量电机可为几毫米。
直流电机知识
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。
直流电机的工作原理
直流电机的工作原理
直流电机是一种常见的电动机，它通过直流电源提供电能，将电能转换为机械能，驱动机械装置运转。
直流电机的工作原理主要包括磁场产生、电流通路和力矩产生三个方面。
首先，直流电机的工作原理与磁场产生密切相关。
在直流电机中，通常会有一个磁场产生装置，它可以是永磁体或者电磁铁。
当电流通过磁场产生装置时，会在装置周围产生磁场，形成磁极。
这个磁场是直流电机工作的基础，因为它与电流之间会产生相互作用，从而产生力矩，驱动电机运转。
其次，直流电机的工作原理还与电流通路有关。
在直流电机中，电流通路是通过电刷和换向器来实现的。
电刷是连接电源和电机的导电装置，它与换向器配合工作，使得电流可以按照一定的规律在电机的绕组中流动。
这样，电流在磁场中产生作用，产生力矩，从而驱动电机转动。
最后，直流电机的工作原理还涉及到力矩的产生。
在直流电机中，当电流通过绕组时，会在绕组中产生磁场，这个磁场与磁场产生装置的磁场相互作用，产生力矩。
这个力矩会驱动电机转动，实现能量转换。
综上所述，直流电机的工作原理是通过磁场产生、电流通路和力矩产生三个方面相互作用，实现电能到机械能的转换。
通过对这些原理的深入理解，可以更好地掌握直流电机的工作特点，为实际应用提供理论支持。
直流电动的工作原理
直流电动的工作原理
直流电动机的工作原理是将直流电源提供的电能转化为机械能。
该电动机由定子和转子组成。
定子是由若干个齿状的电枢线圈组成，这些线圈用绝缘材料分开并安装在铁芯上。
转子是由一个圆形的铁心和导电材料构成，导电材料与定子的磁场产生相互作用。
当电流通过定子线圈时，它会产生一个磁场。
由于转子上的导电材料与定子磁场相互作用，导致转子开始旋转。
这个旋转运动可以通过将直流电源的电流反转来改变方向。
为了保持转子的旋转，直流电动机还配备了一个机械装置，称为集电器和刷子。
集电器包含环形的导电材料，它与转子上的导电材料接触。
通过与刷子接触，导电材料可以与电源连接，从而保持电流通过转子。
刷子是两个金属碳刷子，它们通过刷头与导电材料接触，通过与集电器连接，将电流传输到转子上。
根据霍尔效应原理，直流电动机还使用霍尔传感器来检测转子的位置。
霍尔传感器可以监测到转子的磁场，从而确定正确的时间将电流通过定子线圈，使转子得以继续旋转。
总的来说，直流电动机的工作原理是通过将直流电能转化为机械能，实现转子的旋转。
这个过程涉及到定子、转子、集电器、刷子和霍尔传感器等元件的相互作用。
电机及电力拖动课后习题答案
For personal use only in study and research; not for commercial use《电机与拖动基础》课后习题第一章 习题答案1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？答：主要部件：（1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。
（2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。
直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通。
换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。
机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成，作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上；另一个作用是构成电机磁路的一部分。
电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。
电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成。
有两个作用，一是作为磁的通路，一是用来嵌放电枢绕组。
电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。
换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合，在电刷两端获得直流电压。
2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/min 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。
解：电动机η⋅=N N N I U P ， 故 A =⨯⨯=⋅=5.6985.02201013U P I 3N N N η3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/min 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I 。
解：发电机N N N I U P =， 故 A ⨯==3912301090U P I 3N N N 7．什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应性质是什么？对电动机呢？答：负载时电枢磁动势对主磁场的影响称为电枢反应。
直流电机的工作原理
直流电机的工作原理直流电机是一种将直流电能转换为机械能的装置。
它采用的是电磁感应的原理，通过电流在磁场中产生力矩，使得电机运转。
下面将详细介绍直流电机的工作原理。
一、电枢和磁极直流电机的关键部件是电枢和磁极。
电枢由绕组和电刷组成，绕组通常采用导电性能较好的铜线绕制，而电刷则由导电材料制成。
磁极由磁场产生器、磁铁等组成，其作用是产生均匀的磁场。
二、电磁感应在直流电机中，电枢通常由一对相互独立的绕组组成，分别称为电枢绕组和励磁绕组。
当外加电源将电流引入电枢绕组时，电枢绕组中产生的磁场与励磁绕组产生的磁场叠加，形成一个整体的磁场。
三、力矩产生当直流电机接通电源后，电枢中的电流开始流动。
根据洛伦兹力的原理，当导体在磁场中运动时，会受到一个力的作用。
在直流电机中，这个力会产生一个力矩，使电枢开始旋转。
电枢的旋转会改变磁通量的大小和方向，从而产生电感应电动势。
根据霍尔定律，电感应电动势的方向与电流变化方向相反。
这个电感应电动势会阻碍电枢继续增大电流，形成一个反作用力。
当力矩与反作用力达到平衡时，电枢将保持旋转。
四、换向器的作用为了使电枢继续旋转，需要不断改变电枢绕组的电流方向。
这就需要通过一个特殊的装置——换向器来实现。
换向器可以使电流方向周期性地变换，从而改变磁场方向，使得电枢继续运转。
五、直流电机的应用直流电机广泛应用于工业、交通、家电等领域。
在工业领域，直流电机被用于驱动各种机械设备，如风机、水泵、制造机械等。
在交通领域，直流电机被应用于电动汽车、电动自行车等。
在家电领域，直流电机被用于冰箱、洗衣机、吸尘器等家电产品。
总结起来，直流电机的工作原理是通过电磁感应的方式，利用洛伦兹力产生力矩，使得电机转动。
电枢和磁极是直流电机的关键部件。
通过换向器的作用，改变电枢绕组的电流方向，实现电机的连续运转。
直流电机在各个领域都有广泛的应用，促进了社会的发展和进步。
直流电机
U I Ia T n Ea
16
•3.3.2 他励直流电动机的基本方程式
1. 电动势平衡方程式
电枢回路有：
U Ea IaRa 2U
Ra-------电枢回路总电阻 △U ------电刷与换向器的接触压 降，很小，可忽略
所以：
Ea Cen
U Ea IaRa
2
第三章 直流电机及控制
直流电机可作电动机用，也可作发电机． 直流电动机是:将直流电能转换成机械能而带动生产机械运转。 直流发电机是:将机械能转换成直流电能而对电解、电镀及直流电 动机等负载供电． 3.1 直流电机的基本工作原理和结构 主磁极 换向磁极 定子 电刷装置
3.1.1直流电机的主要结构
n UN Ra T 2 Ce N Ce CT N
由于性。 n0
nN
n '0
T
T0
TN
25
补充： 2 P 2 I aN Ra U N I aN PN 他励直流电动机的额定运行总损耗可近似写成:
注意： 可得到用额定数据来估算他励直流电动机的电枢回路总电阻 的公式，如下：
3.2直流电机的结构
3．2．3气隙
气隙:气隙井非结构部件， 它是定子磁极和转子的电枢之间自然形成的气隙
13
3.3 他励直流电动机的工作特性
3．3．1直流电动机的分类
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。
14
1、他励直流电动机：直流电机的励磁电流由其它直流电 源单独供给。 2、并励：电动机的励磁绕组与电枢绕组并联。 3、串励：励磁绕组与电枢绕组串联。 4、复励：并励和串励两种励磁方式的结合。 电机有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联， 一个与电枢绕组并联。
(完整word版)电机及电力拖动课后习题答案
《电机与拖动基础》课后习题第一章 习题答案1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？ 答：主要部件：(1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。
（2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。
直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通.换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。
机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成,作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上;另一个作用是构成电机磁路的一部分。
电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。
电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成.有两个作用，一是作为磁的通路,一是用来嵌放电枢绕组。
电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。
换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合,在电刷两端获得直流电压。
2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/min 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。
解:电动机η⋅=N N N I U P ， 故 A =⨯⨯=⋅=5.6985.02201013U P I 3N N N η3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/min 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I .解：发电机N N N I U P =， 故 A ⨯==3912301090U P I 3N N N7．什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应性质是什么？对电动机呢?答：负载时电枢磁动势对主磁场的影响称为电枢反应. 电刷反应的性质与电刷的位置有关系。
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******** 编号:
91019 ****** 分数:
3
****** 难度: 1
********
他励电动机在电枢电压和负载转矩不变,励磁电流减小的情况下转速_____、 电枢电流_______、电动势_______。 （Ａ）增大 Ａ，Ａ，Ａ ******** 编号: 91020 ****** 分数: 3 ****** 难度: 1 ******** （Ｂ）减小 （Ｃ）不变
直流电动机与三相异步电动机相比较，其主要的优点是调速性能好、起动 转矩大。 ******** 编号: 91021 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ******** [ ]
直流电动机的电磁转矩Ｍ等于轴上的负载转矩Ｍ时，电动机以等速旋转。 如果减小Ｍ，即Ｍ＞Ｍ，此时电动机转速上升。反电动势Ｅa增大，电枢电流也随 Ｅa增大。 × ******** 编号: 91022 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ******** [ ]
Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｇ ******** 编号: 91027 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ********
直流电动机在旋转过程中,其电枢绕组中所通过的电流是_______。 (Ａ)直流电流 Ｂ ******** 编号: 91028 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ******** (Ｂ)交变电流
******** 编号:
91061 ****** 分数:
4
****** 难度: 1
********
直流电动机以下各量中方向不变的量有__________; 交变量有__________。 (Ａ)励磁电流; （Ｂ）电枢电流a; （Ｃ）电枢感应电势Ｅa, (Ｄ)电枢上导条内的电 流与电势, （Ｅ）主磁极中的磁通, （Ｆ）电枢铁心中的磁通. Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｅ;Ｄ,Ｆ ******** 编号: 91063 ****** 分数: 5 ****** 难度: 1 ********
串励直流电动机磁场绕组和电枢_____，流过电枢和磁场绕组的电流_____， 磁场绕组_____、_____、_____，线路电流＝_________。 (Ａ)并接；(Ｂ)串接；(Ｃ)稍大；(Ｄ)相同；(Ｅ)导线粗；(Ｆ)导线细；(Ｇ)匝数多； (Ｈ)匝数少；()电阻大；(Ｊ)电阻小；(Ｋ)＋a；(Ｍ)＝a Ｂ;Ｄ;Ｅ,Ｈ,Ｊ;Ｍ ******** 编号: 91035 ****** 分数: 3 ****** 难度: 1 ********
改变直流电动机的转动方向的方法是________或_______。 (Ａ)只将励磁绕组反接，(Ｂ)励磁绕组和电枢同时反接，(Ｃ)只将电枢两端反接 Ａ，Ｃ ******** 编号: 91060 ****** 分数: 3 ****** 难度: 1 ********
连续工作方式的他励直流电动机拖动恒转矩负载运行于短时工作制时,若工 作时间极短,例如ｔg＜0.4Ｔ,选择其额定功率时主要考虑:________ (Ａ)电动机发热及温升; (Ｃ)电动机起动能力; Ｂ (Ｂ)电动机过载能力; (Ｄ)电动机过载与起动能力.
********
直流电动机有下列三种调速方法，⑴_____________________________， ⑵________________________________，⑶__________________________________。 电枢电路串入电阻调速,改变磁通调速,改变电枢电压调速. ******** 编号: 91062 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ********
他励电动机在电枢电压、主磁通和负载转矩不变,电枢电路中串入适当的电 阻的情况下转速_____、电枢电流_______、电动势_______。 （Ａ）增大 （Ｂ）减小 Ｂ，Ｂ，Ｃ ******** 编号: 91025 ****** 分数: 3 ****** 难度: 1 ******** （Ｃ）不变
直流发电机的额定功率，就是它额定运行时的________。这功率等于发电 机的_______与_______的乘积。 (Ｃ)输出电压 (Ｄ)输出电流 (Ａ)输出功率 (Ｅ)额定电压 (Ｂ)输出机械功率 (Ｆ)额定电流
他励电动机在主磁通和电枢电压不变,负载转矩减小的情况下，转速_____、 电枢电流_______、电动势_______。 （Ａ）增大 Ａ，Ｂ，Ａ ******** 编号: 91018 ****** 分数: 3 ****** 难度: 1 ******** （Ｂ）减小 （Ｃ）不变
他励电动机在主磁通和负载转矩不变,电枢电压减小的情况下，转速_____、 电枢电流_______、电动势_______。 （Ａ）增大 Ｂ，Ｃ，Ｂ （Ｂ）减小 （Ｃ）不变
Hale Waihona Puke Ａ，Ｃ，Ｄ ******** 编号: 91026 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ********
直流电动机的额定功率，就是它额定运行时的________，这功率等于电动 机的_______与_______与________的连乘积。 (Ｃ)输出电压 (Ｄ)输出电流 (Ｅ)额定电压 (Ａ)输出功率 (Ｆ)额定电流 (Ｂ)输出机械功率 (Ｇ)效率
他励直流电动机电枢回路串电阻、降低电源电压及弱磁升速三种调速方法 中, 属于有级调速的是_________,属于无级调速的是__________,属于从基速向下调的是 _________,低速时功率损耗大的是__________,低速时转速稳定性好的是__________。 （Ａ）降低电源电压 （Ｂ）电枢回路串电阻 （Ｃ）弱磁升速
并励、串励和他励直流电动机都可以采用弱磁升速和调压调速方法。[ × 选择题 ******** 编号: 91009 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ********
直流发电机换向极的极性，沿电枢转动方向看_______。 (Ａ)与它前方主极极性同 Ａ ******** 编号: 91010 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ******** (Ｂ)与它后方主极极性同
并励直流电动机在运行时不可__________。串励电动机不可__________。 否则都会出现转速过高而损坏电枢。 (Ａ)断开电枢电路 ；(Ｂ)空载和轻载起动；(Ｃ)重载起动；(Ｄ)断开励磁回路 Ｄ，Ｂ ******** 编号: 91034 ****** 分数: 4 ****** 难度: 1 ********
机械特性是电动机端电压和励磁电流等于额定值时,电动机的转速和转矩的 关系。 [ ]
******** 编号:
91023 ****** 分数:
2
****** 难度: 1
********
并励电动机反接制动可将电枢两端反接或将磁场绕组反接,因电动机转向未 变，反电动势极性未变，故反接制动电流不大。 × ******** 编号: 91024 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ******** ] [ ]
直流电动机在起动时应在电路中串入一定的电阻, 其阻值不宜太大,否则 __________太小,如果所串电阻值太小,则__________太大, 电枢绕组会受到损伤, 一般 要__________起动, 逐渐将所串电阻________。 起动转矩, 起动电流, 分级, 短接。 ******** 编号: 91008 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ********
并励直流发电机电枢电流等于__________与__________之和,而并励直流电 动机电枢电流等于__________与__________之差。 输出电流, 励磁电流, 输入电流, 励磁电流。 ******** 编号: 91011 ****** 分数: 3 ****** 难度: 1 ********
运行中的并励、它励、复励直流电动机，其励磁绕组绝对不可________， 否则电枢电流和_______将急剧________，可能引起________事故。 开路,转速,增高,飞车。 ******** 编号: 91029 ****** 分数: 4 ****** 难度: 1 ********
他励直流电动机降低电源电压调速属于________调速方式，减弱磁通调速 属于________调速方式。 恒转矩，恒功率 ******** 编号: 91031 ****** 分数: 3 ****** 难度: 1 ********
填空题 ******** 编号: 91002 ****** 分数: 4 ****** 难度: 1 ********
对并励直流电动机，如果带的是恒功率负载，应采用改变_____________ 调速。如果带的是恒转矩负载应采用改变_____________ 调速。 磁通，电枢电压 ******** 编号: 91007 ****** 分数: 4 ****** 难度: 1 ********
直流电动机中，换向器的作用是使旋转的电枢绕组电路与静止的外电路相 连接。 ******** 编号: 91014 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ******** [ ]
直流电动机与三相异步电动机相比较，其主要的缺点是构造复杂、造价高、 维护不便。 ******** 编号: 91015 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ******** [ ]
第 9章第1节 是非题 ******** 编号:
直流电机
91012 ****** 分数:
2
****** 难度: 1
******** ]
直流电动机空载运行时，若励磁回路断开，可能造成“飞车”事故。[ ******** 编号: 91013 ****** 分数: 2 ****** 难度: 1 ********
一台他励直流电动机电枢电压为220伏，在某转速下稳定运行，电枢电流为 28安，若保持励磁电流和负载转矩均不变，使电枢电压降为110伏，则电动机稳定后电枢电 流为_______安，而其转速约为先时的________。 28A,一半