CH21 直流电机的运行原理

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直流电机的工作原理与应用

直流电机的工作原理与应用

直流电机的工作原理与应用一、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。

它由电源、定子和转子三部分组成。

定子是由通电的线圈构成,通常称为“电枢”,而转子是由导电材料制成,通常称为“永磁体”。

直流电机的工作原理可以归纳如下:1.电枢和磁场的相互作用:当电枢通电时,产生的电流在电枢中形成一个磁场。

而磁场与永磁体的磁场相互作用,产生力矩。

2.电流的反向变化:当电流的方向发生改变时,该电流在磁场中受到力的方向也会改变。

这导致转子继续旋转。

3.机械输出:转子的旋转将电能转化为机械能,驱动电机的工作。

二、应用领域直流电机具有结构简单、控制方便、启动转矩大、转速可调等特点,被广泛应用于各个领域。

以下是直流电机常见的应用领域:1.工业制造:直流电机广泛应用于工业制造领域,用于驱动各种机械设备,如机床、风机、水泵等。

直流电机的调速性能好,使其在工业制造中能够满足不同功率和转速需求。

2.交通运输:直流电机被用于电动车、电动自行车、电动船和电动机车等交通工具中。

直流电机在交通运输方面的应用,减少了对化石能源的依赖,有助于减少环境污染。

3.家用电器:直流电机应用于家用电器,如洗衣机、风扇和空调等。

直流电机的可靠性和高效性使其成为家用电器的理想选择,提供了持久的性能和节能效果。

4.航空航天:直流电机在航空航天领域有广泛应用。

例如,在无人机和航天器中,直流电机通常被用于驱动螺旋桨或推进器,提供必要的推力。

5.医疗设备:直流电机在医疗设备中发挥着重要的作用。

例如,直流电机用于医用泵浦、手术器械和呼吸机等设备中,提供精确的控制和可靠的性能。

三、直流电机的优势相比其他类型的电机,直流电机有以下几个明显的优势:•可调速性好:直流电机的转速可以通过调节电压或极距来实现,提供了良好的调速性能。

•启动转矩大:直流电机的启动转矩较大,适合用于一些需要高启动转矩的设备。

•工作范围广:直流电机适用于多种负载和转速范围,具有较好的适应性。

直流电机的工作原理总结

直流电机的工作原理总结

直流电机的工作原理总结
直流电机是一种将电能转化为机械能的电动机。

其工作原理可以总结为以下几点:
1. 磁场和电流互相作用:直流电机中存在两个主要部分,即电流产生部分和磁场产生部分。

当电流通过电机的线圈时,会在线圈周围产生磁场。

这个磁场会和电机中的永磁体或者外部提供的磁场相互作用。

2. 洛伦兹力原理:根据洛伦兹力原理,当带电体在磁场中运动时,会受到一个与其速度和磁场方向垂直的力。

这个力会使带电体产生运动,并且方向与磁场和电流的方向有关。

3. 力矩产生转动:当电流通过电机的线圈时,线圈会受到磁场的作用而产生一个力矩。

这个力矩会使电机的转子开始旋转。

如果电机的定子和转子中的磁场方向相互作用,就会产生一个转矩来驱动电机的运转。

4. 永磁体和电刷的作用:直流电机中的永磁体产生一个恒定的磁场,而电刷则会不断地给转子的线圈通电,使得线圈中的电流方向不断地改变。

这样就保持了转子和定子之间的磁场相互作用,从而使得电机持续地旋转。

总的来说,直流电机的工作原理是利用电流在磁场中受到力的作用,产生了力矩来驱动电机的旋转。

通过不断地改变线圈中的电流方向,可以保持电机的转动。

因此,直流电机可以将电能转化为机械能,被广泛应用在各种机械设备中。

直流电动机的工作原理简述

直流电动机的工作原理简述

直流电动机的工作原理简述
直流电动机是一种将电能转化为机械能的装置。

它的工作原理可以简述如下:
直流电动机由定子和转子两部分组成。

定子是不动的部分,通常由一组绕在铁芯上的线圈组成。

转子是可以旋转的部分,通常由一个或多个磁体组成。

当外部直流电源接通时,电流流经定子绕组,产生磁场。

这个磁场会与转子上的磁场相互作用,从而产生力矩作用在转子上。

这个力矩使得转子开始旋转。

转子的旋转会导致磁场的变化,进而在定子绕组中产生感应电动势。

这个感应电动势与电源的极性相反,导致电流逆向流过绕组。

这个反向的电流将与外部电源提供的电流相抵消,从而减小了电流的大小。

随着转子的旋转,力矩逐渐减小,直到力矩为零时,转子停止旋转。

此时,转子上的磁场与定子上的磁场完全对齐,不再产生力矩。

为了保持转子旋转,需要改变定子绕组中的电流方向。

这可以通过改变电源的极性来实现。

当电源的极性改变后,定子绕组中的磁场方向也会改变,从而重新产生力矩作用在转子上。

转子继续旋转直到力矩为零。

通过反复改变电源的极性,可以使转子持续旋转。

转子的旋转速度取决于电源的电压和电流大小,以及电动机的设计参数。

总的来说,直流电动机的工作原理是通过定子绕组和转子之间的磁场相互作用,产生力矩使转子旋转。

通过改变电源的极性,可以保持转子的连续旋转。

这种机制使得直流电动机成为广泛应用于各种领域的重要设备。

直流电机工作原理

直流电机工作原理

直流电机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。

它是由一个固定部分(定子)和一个旋转部分(转子)组成的。

当电流通过定子线圈时,会在定子中产生一个磁场。

而当磁场与转子上的磁场相互作用时,就会产生一个电力矩,推动转子旋转。

直流电机的工作原理可以分为以下几个方面来说明:1.磁场产生:当直流电流通过定子线圈时,会在定子内部产生一个磁场。

这是因为电流通过线圈时,会在线圈周围产生一个磁场。

而由于定子线圈是直接与电源相连的,因此它会持续地产生磁场。

2.磁场与转子相互作用:转子上有一个磁场。

当转子与定子中的磁场相互作用时,就会产生一个电力矩。

这是因为两个磁场之间会相互吸引或排斥,从而产生一个力矩作用在转子上。

3.反向作用力:当转子开始转动时,它会产生一个逆向的电动势,也就是所谓的自感电势。

这个电动势会抵消部分输入电流,从而减少了电流在定子线圈上的流动,进而减小了定子产生的磁场。

4.固定磁场方向:为了确保转子始终朝向磁场运动,直流电机在定子中使用了一个永久磁体。

这个永久磁体在定子中产生一个固定的磁场,确保转子在该磁场方向上运动。

5.制动和调速:直流电机可以通过改变输入电流来调节转速。

当增加电流时,定子内部的磁场将会变强,从而增大了电力矩。

反之,当降低电流时,定子内部的磁场将会变弱,进而减小了电力矩。

通过这种方式,可以实现对直流电机的调速。

直流电机的工作原理可以通过施加电流和控制磁场来实现。

通过改变电流的大小和方向,可以控制转子的转动方向和速度。

这使得直流电机在许多应用中非常有用,例如在电动汽车和工业机械等领域。

直流电机的工作原理及特性

直流电机的工作原理及特性

直流电机的工作原理及特性直流电机是一种电动机,以其结构简单、控制精度高、效率高、输出功率大等优点而受到广泛应用。

本文将从工作原理、特性两个方面对直流电机进行详细介绍。

一、工作原理直流电机的工作原理是靠用直流电产生的磁场作用在转子上,使转子旋转。

直流电机实际上是一个能把电动机和发电机互相转换的机器,因为直流电是双向运动的,所以他可以既做发电机又可以做电动机。

(一)机械结构直流电机机械结构分为定子和转子两部分。

定子包括机座、磁极、绕组等。

转子是电动机旋转的部分,包括转子铁心、绕组和电刷等。

当电机接入电源并加上磁通,就会在转子上产生一个磁场。

由于转子上产生的磁队是与磁通方向相反的,因此磁力会推动旋转电机,从而使转子开始转动。

(二)电磁学原理直流电机的转速与线圈导体上通过电流的方向、大小,磁极和线圈位置等因素有关。

当直流电通过定子绕组时,就会产生磁极磁通,因此在转子上的绕组中就会感应出电磁力和转矩。

电机转子的移动速度主要取决于该转矩。

转矩越大,电机就能承受更多的外力,提供更高的机械输出;反之,转矩越小,电机就需要承受更小的外力。

二、特性(一)功率和效率直流电机的输出功率和效率都很高。

在电机运行时,电梯将能量输出到外部驱动机器,其能量转化效率约为88%~96%,具有一定的经济性和高性价比的特点。

(二)输出特性直流电机存在强大的输出特性,这意味着它可以在不同的工作负载下产生不同的扭矩和速度。

直流电机的特性也非常稳定,当负载发生变化时,电机的输出也能及时发生相应地变化,从而实现更高的精度。

(三)寿命和维护直流电机的寿命较长,使用寿命通常可达到15000小时。

它还具备一定的可靠性和稳定性,使用稳态电源能有效促进电机使用寿命。

通常情况下,直流电机不需要经常维护,只需要清洗和润滑,更换磨损和损坏的部件即可。

(四)控制精度直流电机的速度控制精度非常高,控制范围广,在高低转速下都能实现同样高的控制精度。

这也让它在工业控制领域中得到了广泛应用,如分步马达、电动升降平台、电动梯等等。

直流电机的基本工作原理

直流电机的基本工作原理

直流电机的基本工作原理直流电机是一种将直流电能转化为机械能的电动机。

它的基本工作原理可以通过洛伦兹力和电磁感应的相互作用来解释。

在直流电机工作的过程中,电源通过电刷和转子之间的电刷架给定子绕组供电。

当电流通过定子绕组时,定子绕组产生磁场。

根据右手定则,这个磁场会与转子上的电流产生力的作用。

根据洛伦兹力的原理,当电流通过导体时,会在导体内部产生力,使导体受到力的作用发生运动。

当转子受到力的作用,由于转子与轴相连,会导致转子绕轴旋转。

为了保持转子继续旋转,电刷必须与电刷架上的分段接触。

当转子旋转到电刷与下一个分段断开时,电刷将接触到另一个分段,继续给定子绕组供电,从而继续产生磁场,使转子继续受到力的作用。

直流电机的转速与电压、电流和负载有关。

当电压增加时,电流增加,对应转矩也增加,从而使转子旋转更快。

但是,当电流增加或负载增加时,会引起电机发热,因为电流通过电阻会产生热量。

过大的电流或负载会导致电机损坏。

此外,直流电机还可以根据转子和定子绕组的连接方式分为分别励磁直流电机和自励磁直流电机。

分别励磁直流电机中,定子和转子分别通过独立的电源供电,使转子产生磁场。

自励磁直流电机中,定子通过电源供电,同时通过转子和定子间的连接实现转子的励磁。

总之,直流电机的基本工作原理是通过定子绕组产生磁场,使转子上的导体受到力的作用产生旋转运动。

通过电刷和电刷架的接触,保持定子绕组的供电,使电机持续工作。

直流电机是一种常见且广泛应用的电动机,被广泛应用于工业和家庭领域。

直流电机的工作原理

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。

直流电动机的工作原理

直流电动机的工作原理

直流电动机的工作原理
直流电动机是一种将电能转换为机械能的设备,它在工业生产和日常生活中都
有着广泛的应用。

了解直流电动机的工作原理对于理解其运行机制和维护保养至关重要。

本文将从电磁感应、电流方向、力的作用等方面详细介绍直流电动机的工作原理。

首先,直流电动机的工作原理与电磁感应密切相关。

当直流电源施加在电动机
的定子上时,形成了一个稳定的磁场。

在这个磁场中放置一个可旋转的转子,转子上带有导电线圈。

当电流通过转子上的导电线圈时,会在磁场中产生电磁力,从而使转子开始转动。

这种电磁感应的原理是直流电动机能够正常工作的基础。

其次,电流方向对直流电动机的工作也起着至关重要的作用。

在直流电动机中,电流的方向决定了磁场的极性,从而影响了转子的运动方向。

当电流方向与磁场方向一致时,转子会受到推动,从而转动;当电流方向与磁场方向相反时,转子会受到阻力,停止转动。

因此,正确控制电流的方向对于直流电动机的正常工作至关重要。

最后,力的作用也是直流电动机工作原理的重要组成部分。

在直流电动机中,
电流通过导电线圈会产生电磁力,这种力会使得转子开始转动。

同时,由于转子上的导电线圈受到磁场的作用,也会产生反作用力。

这两种力的相互作用使得转子能够稳定地旋转,从而驱动电动机的正常工作。

综上所述,直流电动机的工作原理主要包括电磁感应、电流方向和力的作用。

通过对这些原理的深入理解,我们可以更好地掌握直流电动机的工作机制,从而更好地进行使用和维护。

希望本文能够帮助读者对直流电动机的工作原理有一个更清晰的认识。

直流电机工作原理及特性

直流电机工作原理及特性

直流电机工作原理及特性一、工作原理直流电机是一种将直流电能转化为机械能的电动机。

其工作原理基于洛伦兹力和电磁感应原理。

直流电机由电枢和磁极组成。

电枢由导电线圈绕制而成,磁极则由永磁体或电磁铁构成。

当电流通过电枢时,电枢会产生磁场。

与此同时,磁极的磁场也存在。

根据洛伦兹力原理,当电枢的磁场与磁极的磁场相互作用时,电枢会受到一个力的作用,使其开始旋转。

电枢旋转的方向与电流的方向有关。

为了保持电枢的持续旋转,需要通过电刷和换向器来改变电流的方向。

电刷和换向器的作用是在电枢旋转到一定角度时,改变电流的方向,使电枢继续受到力的作用,保持旋转。

二、特性1. 转速特性:直流电机的转速与电压成正比,转速随着电压的增加而增加。

当负载增加时,转速会下降,这是由于负载对电机的机械阻力增加所致。

2. 转矩特性:直流电机的转矩与电流成正比,转矩随着电流的增加而增加。

当负载增加时,电机需要提供更大的转矩来克服负载的阻力。

3. 效率特性:直流电机的效率是指输出功率与输入功率之比。

在额定负载下,直流电机的效率通常在80%到90%之间。

效率越高,电机的能源利用率就越高。

4. 起动特性:直流电机具有较高的起动转矩,即在启动瞬间能够提供较大的转矩。

这使得直流电机在需要快速启动或对起动转矩要求较高的应用中具有优势。

5. 调速特性:直流电机的转速可以通过调节电压或改变电枢电流来实现调速。

通过改变电压或电流的大小,可以控制电机的转速,使其适应不同的工作要求。

6. 可逆性:直流电机具有可逆性,即可以正转和反转。

通过改变电流的方向,可以改变电机的旋转方向。

7. 稳定性:直流电机具有较好的稳定性,即在负载变化较大的情况下,仍能保持较稳定的转速和转矩输出。

总结:直流电机是一种将直流电能转化为机械能的电动机。

其工作原理基于洛伦兹力和电磁感应原理。

直流电机具有转速特性、转矩特性、效率特性、起动特性、调速特性、可逆性和稳定性等特点。

这些特性使得直流电机在许多应用领域中得到广泛应用,如工业生产线、交通运输、家用电器等。

直流电动的工作原理

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。

直流电机的工作原理

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。

直流电动机的工作原理是

直流电动机的工作原理是

直流电动机的工作原理是
直流电动机的工作原理是基于洛伦兹力和电磁感应的原理。

当直流电流通过电动机的绕组时,形成了一个磁场。

同时,电动机内置的永磁体也产生了一个恒定的磁场。

这两个磁场相互作用,导致了一个力的作用。

根据洛伦兹力定律,当电流通过绕组时,绕组所处的位置会受到一个垂直于磁场和电流方向的力,这个力叫做洛伦兹力。

根据电荷的正负情况,洛伦兹力可能是吸引力或排斥力。

这个洛伦兹力使绕组开始转动,使电动机的转子开始旋转。

转子上的电刷和分流器帮助改变电流的方向,让转子一直旋转。

转子的旋转也会导致磁场的改变。

根据法拉第电磁感应定律,当磁场的磁通量发生变化时,会在绕组中产生感应电动势。

这个感应电动势会引起电流的流动,并使电动机内的磁场和电流方向始终保持相互垂直的关系,保证了电动机的稳定运转。

因此,直流电动机的工作原理就是通过洛伦兹力和电磁感应的相互作用,将电能转化为机械能,实现转子的旋转。

CH21直流电机的运行原理

CH21直流电机的运行原理
CH21直流电机的运行原理
直流电机广泛应用于制造业和交通运输领域。它们的简单构造和高效能使得 电机变得更加丰富和普及。
直流电机的构造
电枢
转动时受到电磁力的作用。
永磁体
产生磁场并放置在电枢周围。
电刷
导电,远离两个极端。
电枢轴承
支撑电枢。
磁极与磁通量
磁极间的相互作用会引起电机转动,它们的位置、数量和磁场变化方式会影响电机性能。
转子
在磁场里面旋转扭转。
励磁线圈
引起旋转磁场。
永磁体
在电机中最关键的元件之一,是磁场的核 心。
换向器
使电流能够在电机中正确地流动。
电枢的作用原理
电机换向器
可以改变电极之间的电流的 流向。
电刷
使电流在换向器里转换到电 极上。
电枢线圈
受电流作用使它旋转。
工作条件和基本参数
电压
转速
电流
24V-48V
5000 rpm
3
链传动传动
常用于中型电机。
直流电机控制系统
控制系统可以通过控制电机的转速和方向来控制机器人等各种设备的运行。
直流电机控制器
改变控制电机的电流和电 压。
编码器
检测电机的角度和速度。
PLC控制器
用于控制大型电动机的数 字系统。
直流电机与环保产业
直流电机经常用于环保产业领域,如气象和水处理。
风力涡轮机
5A
100V-220V
2000 rpm
2A
200V-440V
1500 rpm
4A
功率 250W 450W 900W
负载特性和传动方式
直流电机的负载能力和它的传动方式有关,选择正确的传动方式对电机性能很重要。

直流电机工作原理

直流电机工作原理

直流电机工作原理
直流电机是一种能将直流电能转换为机械能的装置。

它的工作原理主要依靠电磁感应和安培力两个基本定律。

当直流电流通过电机的定子线圈时,产生一个由南极朝向北极的磁场。

这个磁场的强度与电流大小成正比。

在定子中放置一个装有导电材料的旋转子,当旋转子中的导体与定子磁场相互作用时,导体上就会产生安培力。

这个安培力会使导体发生受力,并且随着旋转子的转动而不断改变方向。

根据电磁感应原理,当导体在磁场中运动时,它会在两个相对侧的导线中产生感应电动势。

旋转子的导体是在磁场中旋转的,因此这个感应电动势会使导线中产生电流。

导体将电流作用在旋转子上,从而形成力矩,推动旋转子继续转动。

为了保持直流电机稳定的旋转,需要通过电刷和集电环,将直流电流不断地导入旋转子的导线中。

电刷与集电环的共同作用使电流沿着定子线圈和导线不断地闭合与断开,从而保持旋转子的转动。

总结起来,直流电机的工作原理是通过电磁感应和安培力的相互作用,利用直流电流产生的磁场和导体中的电流,转换为机械能,推动旋转子实现转动。

同时,通过电刷和集电环的作用,不断地将电流导入旋转子的导线中,保持电机的稳定运行。

直流电机的工作原理 直流电机工作原理

直流电机的工作原理 直流电机工作原理

直流电机的工作原理直流电机工作原理直流电机是将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。

当线圈有效边从N级下(S级上)转到S级上(N极下)下时,其中电流方向由于换向片而同时改变,而电磁力方向不变,使电枢受到一个方向不变的电磁转矩,因而电机连续运行。

直流电机使用检查注意事项1、周围应保持干燥,其内外部均不应放置其他物件。

电机的清洁工作每月不得少于一次,清洁时应以压缩空气吹净内部的灰尘,特别是换向器、线圈连接线和引线部分。

2、换向器的保养(1)换向器应是呈正圆柱形的表面,不应有机械损伤和烧焦的痕迹。

(2)换向器在负载下长期无火花运转后,在表面产生一层褐色有光泽的坚硬薄膜,这是正常现象,它能保护换向器的磨损,这层薄膜必须加以保护,不能用砂布摩擦。

(3)若换向器表面出现粗糙、烧焦等现象时可用“0”号砂布在旋转着的换向器表面进行细致研磨。

直流电机的工作原理

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电动机。

它广泛应用于家用电器、工业设备和交通工具等领域。

了解直流电机的工作原理,有助于我们更好地理解其应用和优化。

一、直流电机的基本构成直流电机主要由两部分构成:定子和转子。

定子是固定在电机上的部分,它包含了电枢线圈和磁场。

转子是可以旋转的部分,它携带着可以产生磁场的永磁体或电磁铁。

二、直流电机的工作原理直流电机的工作原理基于洛伦兹力和电磁感应的相互作用。

当电流通过电枢线圈时,会产生一个磁场。

同时,将直流电源连接到电枢上,使电流通过线圈。

电流在线圈中形成一个磁场,这个磁场与已存在于定子中的磁场相互作用。

根据洛伦兹力的原理,当线圈中的电流与定子磁场相互作用时,会在线圈周围产生一个力。

这个力就是洛伦兹力,它垂直于磁场和电流的方向。

由于洛伦兹力的作用,线圈开始旋转。

转子开始旋转的方向由洛伦兹力的方向决定。

通过切割磁感线,直流电机产生一个电动势。

根据电磁感应定律,磁通量的变化会在线圈中产生一个感应电动势。

这个电动势将导致电流在线圈中产生一个方向上的变化。

因此,电流的方向将改变电枢线圈的磁场方向,使线圈持续旋转。

三、直流电机的调速方法直流电机的转速可以通过不同的方法进行调节。

其中常见的方法有以下几种:1. 电压调节:通过改变电源电压的大小,可以改变电机的转速。

增加电压可以增加电流和磁场的强度,从而提高转速。

2. 电阻调节:通过在电枢线圈中串联电阻,可以改变电阻大小,进而改变电流和转速。

增加电阻会减小电流和转速。

3. 场励调节:通过改变磁场的强度,可以改变电机的转速。

增加场励电流可以增加磁场的强度,提高转速。

四、直流电机的优点和应用直流电机具有以下优点:1. 转速范围广:直流电机可以在较宽范围内调整转速,适应不同的应用需求。

2. 起动和制动性能好:直流电机的转动惯量小,启动和制动响应快。

3. 控制精度高:通过改变电源电压或电枢电流,可以精确控制直流电机的转速和扭矩。

直流电机的工作原理和控制原理电动机

直流电机的工作原理和控制原理电动机

直流电机的工作原理和把握原理 - 电动机直流电机的工作原理直流电机里边固定有环状永磁体,电流通过转子上的线圈产生安培力,当转子上的线圈与磁场平行时,再连续转受到的磁场方向将转变,因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触,从而线圈上的电流方向也转变,产生的洛伦兹力方向不变,所以电机能保持一个方向转动。

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,靠换向器协作电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

感应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心,大拇指指向导体运动方向,其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向)。

导体受力的方向用左手定则确定。

这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩,这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩,转矩的方向是逆时针方向,企图使电枢逆时针方向转动。

假如此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩),电枢就能按逆时针方向旋转起来。

直流电机的把握原理直流无刷电机的把握原理,要让电机转动起来,首先把握部就必需依据hall-sensor感应到的电机转子所在位置,然后依照定子绕线打算开启(或关闭)换流器(inverter)中功率晶体管的挨次,inverter中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管),使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场,并与转子的磁铁相互作用,如此就能使电机顺时/逆时转动。

当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时,把握部又再开启下一组功率晶体管,如此循环电机就可以依同一方向连续转动直到把握部打算要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管);要电机转子反向则功率晶体管开启挨次相反。

基本上功率晶体管的开法可举例如下:AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL一组,但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL。

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B0 ( x) = µ0 Fδ / δ ( x)
8
直流电机空载运行磁场
主磁场的分布

B0 ( x) ∝
1
δ
• 主磁极范围内,气隙小且均匀,气隙磁密分布均匀; 主磁极范围内,气隙小且均匀,气隙磁密分布均匀; 极靴尖,气隙增大,磁密下降;在极靴尖外, 极靴尖,气隙增大,磁密下降;在极靴尖外,气隙 迅速增大,气隙磁密急剧下降; 迅速增大,气隙磁密急剧下降;在相邻两极空间分 界线上,磁密降为零, 界线上,磁密降为零, 气隙磁密沿电枢表面空间分 布的波形为平顶波,也可称 布的波形为平顶波, 之为钟形曲线。 之为钟形曲线。
28
电枢反应对直流电机的影响
• 电枢反应去磁作用使每极磁通减小:因为直流电 电枢反应去磁作用使每极磁通减小: 机的电刷总是位于交轴,电枢反应只有交轴分量, 机的电刷总是位于交轴,电枢反应只有交轴分量, 电机额定运行时,磁路处于刚好饱和区域, 电机额定运行时,磁路处于刚好饱和区域,由于 磁路的饱和, 磁路的饱和,电枢反应的去磁作用将使每极磁通 略有减小。 略有减小。 • 电机转速和励磁电流一定时,由于交轴电枢反应 电机转速和励磁电流一定时, 的去磁作用,使负载时感应电动势比空载时略小。 的去磁作用,使负载时感应电动势比空载时略小。 要保持感应电动势不变,需增加励磁电流, 要保持感应电动势不变,需增加励磁电流,以补 偿交轴电枢反应的去磁作用。 偿交轴电枢反应的去磁作用。
24
交轴电枢反应的性质
2、使物理中性线偏移
• 把气隙中磁密为零的点的连线称为物理中性线。直流 把气隙中磁密为零的点的连线称为物理中性线 物理中性线。 电机空载时, 电机空载时,几何中性 线与物理中性线重合。 线与物理中性线重合。 负载时, 负载时,物理中性线偏 离几何中性线, 离几何中性线,对发电 顺转向偏离; 机,顺转向偏离;对电 动机,逆转向偏离。 动机,逆转向偏离。
17
图21-7 电刷不在几何中性线上电枢磁势 21-
• 在角度2β范围以外的导体所产生的磁动势作用在交 在角度2 为交轴电枢F 轴,为交轴电枢Faq。
18
电刷在几何中性线上, 电刷在几何中性线上,只有交轴电枢磁动 电刷不在几何中性线上, 势Faq。电刷不在几何中性线上,除了交轴电枢 磁动势F 还有直轴电枢磁动势F 磁动势Faq外,还有直轴电枢磁动势Fad。
27
电刷偏离几何中性线时的电枢反应
• 交轴电枢磁势Faq对主磁场的影响与电刷位于 交轴电枢磁势F 几何中性线的电枢反应情况一样; 几何中性线的电枢反应情况一样; • 直轴电枢磁势Fad与主磁极轴线重合,方向相 直轴电枢磁势F 与主磁极轴线重合, 有去磁或助磁作用; 反,有去磁或助磁作用; • 当电刷逆电动机旋转方向偏离β角时,产生的 当电刷逆电动机旋转方向偏离β角时, 直轴电枢磁势F 有去磁作用; 直轴电枢磁势Fad有去磁作用;当电刷顺电动 机旋转方向偏离β角时, 机旋转方向偏离β角时,产生的直轴电枢磁势 Fad有助磁作用。 有助磁作用。 • 发电机与电动机情况相反。 发电机与电动机情况相反。
5
直流电机空载运行磁场
磁通与磁动势
• 一小部分磁通不交链电枢绕组,仅与励磁绕组链绕, 一小部分磁通不交链电枢绕组,仅与励磁绕组链绕, 称漏磁通Φ 漏磁通不穿过电枢表面, 称漏磁通Φσ,漏磁通不穿过电枢表面,不参加机电 能量转换。 能量转换。 • 主磁通通过的磁路称主磁路,主磁路中气隙较小, 主磁通通过的磁路称主磁路 主磁路中气隙较小, 主磁路, 漏磁路, 故磁阻较小;漏磁通通过的磁路称漏磁路 故磁阻较小;漏磁通通过的磁路称漏磁路,漏磁路 中空气隙较大,磁阻大,所以, 中空气隙较大,磁阻大,所以,漏磁通比主磁通小 得多,约占主磁通的15∼20%左右 左右。 得多,约占主磁通的15∼20%左右。
3
图21-1 直流电机主磁极磁路 21-
4
直流电机空载运行磁场
磁通与磁动势
• 励磁绕组通电流,形成N、S交替分布的主磁极。 励磁绕组通电流,形成N 交替分布的主磁极。 绝大部分磁通经主磁极(N极)、气隙、电枢齿、 绝大部分磁通经主磁极( )、气隙、电枢齿、 气隙 电枢铁心、电枢齿、气隙、另一主磁极( 电枢铁心、电枢齿、气隙、另一主磁极(S极)、 定子磁轭回到主磁极( ),形成闭合通路 形成闭合通路, 定子磁轭回到主磁极(N极),形成闭合通路, 同时交链励磁绕组和电枢绕组, 主磁通Φ 同时交链励磁绕组和电枢绕组,称主磁通Φ0。 • 主磁通随电枢旋转产生感应电动势和电磁转矩, 主磁通随电枢旋转产生感应电动势和电磁转矩, 参与机电能量转换,是工作磁通。 参与机电能量转换,是工作磁通。
9
直流电机空载运行磁场
图21-2 不计电枢齿槽影响的主磁场磁密分部曲线
10
第二节 直流电机负载运行时 电枢磁场
• 直流电机空载运行时,气隙中仅有主极磁场。 直流电机空载运行时,气隙中仅有主极磁场。 • 负载运行时,电枢绕组中有电流流过,就会 负载运行时,电枢绕组中有电流流过, 产生电枢磁动势,建立电枢磁场。 产生电枢磁动势,建立电枢磁场。 • 主磁动势和电枢磁动势共同作用建立负载时 的气隙磁场。 的何中性线的电枢磁动势 2115
电刷在几何中性线上的电枢磁动势
• 电枢磁势是幅值固定的空间分布波,是空间的函数, 电枢磁势是幅值固定的空间分布波,是空间的函数, 如沿电枢分布的线圈无限增多, 如沿电枢分布的线圈无限增多,则阶梯形波将趋近 于三角波,三角波的幅值在电刷所在的交轴上,所 于三角波,三角波的幅值在电刷所在的交轴上, 以又称交轴电枢磁动势F 以又称交轴电枢磁动势Faq(x)。
29
电枢反应对直流电机的影响
• 电枢反应使主磁场的分布发生畸变:极面下磁密 电枢反应使主磁场的分布发生畸变: 分布不均匀, 分布不均匀,从而使各换向片间电动势也分布不 当电机过载特别是冲击性负载下, 均,当电机过载特别是冲击性负载下,可能导致 环火的产生。 环火的产生。 • 交轴处的电枢磁场将妨碍线圈中的电流换向。 交轴处的电枢磁场将妨碍线圈中的电流换向。
11
图21-4 主磁场的分布 21-
12
直流电机电枢磁动势的轴线位置如何确定? 直流电机电枢磁动势的轴线位置如何确定? 直流电机中, 直流电机中,各支路电流都是通过电刷引 入或引出, 入或引出,因此电刷是电枢表面电流的分 界线, 界线,电枢磁动势的轴线总是与电刷轴线 相重合。 相重合。 电刷的位置决定电枢磁动势的轴线位置。 电刷的位置决定电枢磁动势的轴线位置。
6
直流电机空载运行磁场
磁通与磁动势 • 设产生主磁通的每对极的励磁磁动势为Ff, 设产生主磁通的每对极的励磁磁动势为F 由全电流定律有
Ff = ∫ H • d l = 2 N f I f
Nf为励磁绕组匝数。 为励磁绕组匝数。
7
直流电机空载运行磁场
主磁场的分布
• 不考虑电枢表面齿槽效应,假设电枢表面光滑,气 不考虑电枢表面齿槽效应,假设电枢表面光滑, 隙磁动势为F ),空载时的 隙磁动势为Fδ,x处的气隙长度为δ(x),空载时的 磁密用函数B 表示, 磁密用函数B0(x)表示,根据磁路定律有
N NΦ n pN Ea = Bavlv = l × 2 pτ = Φn = CeΦn 2a 2a τl 60 60a
26
电刷偏离几何中性线时的电枢反应
• 由于装配或换相需要等,有时电刷会偏离几 由于装配或换相需要等, 何中性线。 何中性线。 • 电刷位于几何中性线时,电枢电流只产生交 电刷位于几何中性线时, 轴电枢磁势。 轴电枢磁势。 • 电刷偏离几何中性线时,电枢磁势Fa分解成 电刷偏离几何中性线时,电枢磁势F 交轴电枢磁势F 和直轴电枢磁势F 交轴电枢磁势Faq和直轴电枢磁势Fad。
25
交轴电枢反应的性质
3、当磁路饱和时有去磁作用
• 磁路未饱和时,气隙 磁路未饱和时, 磁密B 磁密Bδ(x)由励磁磁密 B0(x)与电枢磁密的Ba(x) 与电枢磁密的B 叠加得到。磁路饱和时, 叠加得到。磁路饱和时, 要利用磁化曲线才能得到 负载时气隙磁密分布曲线, 负载时气隙磁密分布曲线, 显然由于磁化曲线进入饱 和,使负载时的气隙磁场 比空载时磁场弱。 比空载时磁场弱。
21
(a) (b) 21图21-8 电刷在几何中性线的交轴电枢反应 气隙合成磁场;( ;(b (a)气隙合成磁场;(b)展开图
22
电刷在几何中性线上的电枢反应
B0(x)---空载时的主 ---空载时的主 磁场(平顶波); 磁场(平顶波); Ba(x)---交轴电枢磁 ---交轴电枢磁 马鞍形); 场(马鞍形); Bδ(x)---将两磁场逐 ---将两磁场逐 点叠加, 点叠加,得到负载时 气隙合成磁场的分布 曲线。 曲线。
16
电刷不在几何中性线上电枢磁动势
• 电刷不在几何中性线,移过一角度β,则电枢 电刷不在几何中性线,移过一角度β 磁动势除了交轴磁动势外, 磁动势除了交轴磁动势外,还会产生直轴电 枢磁动势。 枢磁动势。 • 因电枢磁动势的轴线总是与电刷轴线相重合, 因电枢磁动势的轴线总是与电刷轴线相重合, 故电枢磁动势轴线也移动β角度。 故电枢磁动势轴线也移动β角度。
23
交轴电枢反应的性质
1、使气隙磁场发生畸变
电枢旋转时先进入磁极 的那个磁极尖称为前极 的那个磁极尖称为前极 尖,电枢离开磁极的那 个磁极尖称为后极尖 后极尖。 个磁极尖称为后极尖。 电枢反应使气隙磁场畸 对发电机, 变,对发电机,前极尖 磁场被削弱, 磁场被削弱,后极尖磁 场被加强;对电动机, 场被加强;对电动机, 前极尖磁场被加强, 前极尖磁场被加强,后 极尖磁场被削弱。 极尖磁场被削弱。
第二十一章 直流电机的运行原理
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本章主要内容
第一节直流电机空载运行磁场 第二节直流电机负载运行时电枢磁场 第三节 直流电机的电枢反应 第四节 电枢绕组的感应电动势和直流电机的 电磁转矩 第五节 稳态运行时直流电机的基本方程式
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