3.1直流电机原理特性

三、电动势和电磁转矩
1. 电动势E
根据电磁学原理，两电刷间的感应电动势为: E K e n 式中：E——感应电动势（V）； Φ——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。
直流发电机中，电动势的方向总是与电流的方向相同，被称为 电源电动势。
直流电动机中，电动势的方向总是与电流的方向相反，被称为
极下的有效边相联的换向片接触，而电刷B总是同与S极下的有效边
相联的换向片接触，因此，在电刷间就出现一个极性不变的电动势 或电压，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。
2．电动机原理：将电能转换为机械能。直流电动机工作原理图 如图所示： C3-2.swf
直流电源接在电刷之间而使电流通入电枢线圈。电流方向应该
是这样的： 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。因此，当线圈的有效边从 N （ S ）极 下转到 S （ N ）极下时，其中电流的方向必须同时改变，使电磁力 的方向不变，即电磁转矩的方向不变而使转子以n的转速旋转。
即定子的主要作用是产生主磁场。
2— 电枢绕组：在固定的磁场中 旋转，主要作用是产生感应电动 势或产生机械转矩，实现能量的 转换。 3—电刷
4—换向片
3、4—换向器：电刷固定不动，换向片与电枢绕组一起旋转， 主要作用对发电机而言是将电枢绕组内感应的交流电势转换成电
刷间的直流电势。对电动机而言，则是将外加的直流电流转换为 电枢绕组的交变电流，并保证每一磁极下，电枢导体的电流的方 向不变，以产生恒定的电磁转矩。
电机运行 方式
发电机 电动机
E与I的方 向
相同 相反
E的作用
电源电动势 反电动势
TM的性质
阻转矩 驱动转矩
转矩之间的 关系
T1=TM+ T0 TM= TL+ T0
四、直流电动机的分类 直流电动机按定子励磁绕组的励磁方式不同可分为四类： 1．他励电动机：励磁绕组由外加电源单独供电，励磁电流的
大小与电枢两端电压或电枢电流的大小无关。如图（a）所示。t35-1.swf 2. 并励电动机：励磁绕组与电枢绕组并联连接，由外部电源一 起供电。如图（b）所示。t3-5-2.swf 3．串励电动机：励磁绕组与电枢绕组并联连接，由外部电源 一起供电。如图（c）所示：t3-5-3.swf 4．复励电动机：励磁绕组分为两部分，一部分与电枢绕组并
第三章
直流电机的工作原理及特性
重点掌握： • 了解直流电机的基本结构及工作原理； • 掌握直流电动机的机械特性； • 掌握直流电动机启动、调速和制动等各种特性； • 掌握实现直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及 它们的使用场所。
电机分交流和直流两种。
直流电机—工作电压或输出的电压为直流； 交流电机—工作电压为交流。 直流电机分直流电动机和直流发电机两种。 直流电动机—将电能转换为机械能； 直流发电机—将机械能转换为电能。
3．1 直流电机的基本结构和工作原理
一、直流电机的基本结构 直流电机的结构图如图所示：
根据电机的工作原理，直流电机的组成可分为定子、转子和换
向器三大部分。
定子部分主要由定子铁心和绕在上面的励磁绕组两部分组成。
转子部分主要由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。
换向器由换向片和电刷组成，电刷固定在定子上，换向片与
1．发电机原理：将机械能转换为电能。直流发电机工作原理 图如图所示：c3-1.swf 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
ab和cd（切割磁力线的导体部分）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。但是，由于电刷A总是同与N
反电动势。
2．电磁转矩TM 电枢绕组中的电流和磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩， 其大小可用如下公式表示： TM K m I a 式中：TM——电磁转矩（N· m）； Φ——对磁极的磁通（Wb）； Ia——电枢电流（A）；
Km——与电机结构有关的常数，Km=9.55 Ke
直流发电机和直流电动机的电磁转矩的作用是不同的。 发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向或原动机的
联连接，另一部分与电枢绕组并联连接。如图（d）所示:t3-5-4.swf
驱动转矩的方向相反。因此，在等速转动时，原动机的转矩T1必须
与发电机的电磁转矩TM及空载损耗转矩T0相平衡。
电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。因此，电动机
的电磁转矩TM必须与机械负载转矩TL及空载损耗转矩T0相平衡。
从以上分析可知，直流电机作发电机运行和作电动机运行时，
虽然都产生电动势E和电磁转矩T，但二者的作用正好相反，见表 ：
电枢绕组相连，换向片与电刷保持滑动接触。
二、基本的百度文库作原理
为了讨论直流电机的工作原理，可把复杂的直流电机结构简化 为电机具有一对主磁极，电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别联 在两个换向片上，换向片上压着电刷A和B。如图所示：
1— 主磁极：励磁绕组上加上直 流电压，励磁绕组上有励磁电流
通过，使定子铁心产生固定磁场，