直流电机的基本知识
直流电机基本知识
构成：主极铁心和套装 在铁心上的励磁绕组。
第二十一页，编辑于星期五：十七点 二十一分。
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
第1章 直流电动机基本理论及结构
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1.1 直流电动机的原理与结构
电动机铭牌上所标的数据为额定数据.具体含义有以下几点。 电动机铭牌上所标的数据为额定数据 具体含义有以下几点。 具体含义有以下几点 1.型号 型号 电动机的型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯 数字表示。 数字表示。 2.直流电动机的额定值 直流电动机的额定值 (1)额定功率 N是指电动机在额定状态下运行时轴上输出的 额定功率P 额定功率 机械功率.又称为额定容量 又称为额定容量(W) 机械功率.又称为额定容量(W) 。它等于额定电压和电流的 乘积再乘上电动机的效率. 乘积再乘上电动机的效率 (2)额定电压 N是指电动机寿命期内安全工作的最高电压 额定电压U 额定电压 (V). (3)额定电流 N是指电动机轴上带有额定机械负载时的输人 额定电流I 额定电流 电流(A). 电流 (4)额定转速 N是指在额定电压、额定电流和额定输出功率 额定转速n 额定转速 是指在额定电压、 的情况下电动机运行时的旋转速度(r/min) . 的情况下电动机运行时的旋转速度
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1. 2 直流电动机电枢绕组
1.2.2 电枢绕组的基本要求及绕制规则
对电枢绕组的基本要求是:一方面能够产生足够大的电动势 对电枢绕组的基本要求是 一方面能够产生足够大的电动势. 一方面能够产生足够大的电动势 通过一定大小的电流.产生足够的转矩 产生足够的转矩;另一方面要尽可能节 通过一定大小的电流 产生足够的转矩 另一方面要尽可能节 约材料.结构简单 结构简单。 约材料 结构简单。 绕组是由元件构成的一个元件由两条元件边和端接线组成。 绕组是由元件构成的一个元件由两条元件边和端接线组成。 元件边放在槽内.能切割磁力线产生感应电动势 称为“‘ 能切割磁力线产生感应电动势.称为“‘有 元件边放在槽内 能切割磁力线产生感应电动势 称为“‘有 效边” 端接线放在槽外 不切割磁力线.仅作为连接线使用 端接线放在槽外.不切割磁力线 仅作为连接线使用。 效边”;端接线放在槽外 不切割磁力线 仅作为连接线使用。 为了便于嵌线.每个元件的一个边放在某一个槽的上层 每个元件的一个边放在某一个槽的上层.称为 为了便于嵌线 每个元件的一个边放在某一个槽的上层 称为 上层边.另一个边则放在另一个槽的下层 称为下层边。 另一个边则放在另一个槽的下层.称为下层边 上层边 另一个边则放在另一个槽的下层 称为下层边。绘图 为了表达清晰.将上层边用实线表示 时.为了表达清晰 将上层边用实线表示，下层边用虚线表示。 为了表达清晰 将上层边用实线表示，下层边用虚线表示。
直流电机介绍
一、直流电机的磁路
图1.16 直流电机空载时的磁场分布示意图 1— 极靴；2—极身；3—元子磁轭；
4—励磁绕组；5—气隙；6—电枢齿；7—电枢磁轭
0
考虑到电机的运行性能 和经济性，直流电机额定运 行的磁通额定值的大小取在 磁化曲线开始弯曲的地方图 中的a点（称为膝部）。
N
A
If0 If
0
I fN F f 0 IN
图1.18 电机的磁化曲线
§1.3.2 直流电机负载时的磁场
负载时的气隙磁场将由励磁磁通势和电枢磁通势共同作 用所建立。
一、电枢磁通势和电枢磁场
图1.2 直流发电机原理模型
Hale Waihona Puke 从图看出，和电刷 A接触的导体永远位于 N极 下，同样，和电刷 B接触的导体永远位于S 极下。因 此，电刷 A始终有正极性，电刷 B始终有负极性， 所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电 动势。如果电枢上线圈数增多，并按照一定的规律 把它们连接起来，可使脉振程度减小，就可获得直 流电动势。这就是直流发电机的工作原理。
长期过载或欠载运行都不好。为此选择电机时 ，应根据负载的要求，尽量让电机工作在额定状 态。
直流电动机的铭牌举例
§1.2
§1.2.1 直流电枢绕组基本知识 §1.2.2 单迭绕组 §1.2.3 单波绕组简介
§1.2.1 直流电枢绕组基本知识
电枢绕组是直流电机的一个重要部分，电机中机电能量的转换就是通 过电枢绕组而实现的，所以直流电机的转子也称为电枢。
直流电机电压范围
直流电机电压范围直流电机是一种常见的电动机，它能够将直流电能转化为机械能，广泛应用于工业、农业、交通等领域。
在使用直流电机时，需要考虑其电压范围，本文将对此进行详细介绍。
一、直流电机的基本原理直流电机是由定子和转子两部分组成的。
定子是由绕有线圈的铁芯构成的，线圈中通有直流电源，形成了磁场。
转子是由磁性材料制成，当通有电流时会受到磁力作用而旋转。
二、直流电机的分类根据不同的结构和工作方式，直流电机可以分为多种类型。
其中最常见的包括永磁式直流电机、励磁式直流电机和复合励磁式直流电机等。
1.永磁式直流电机永磁式直流电机是利用永久磁铁产生固定磁场，在定子线圈中通以交变或者恒定方向的电源来产生旋转力矩。
2.励磁式直流电机励磁式直流电机是通过在定子中加入一个励磁线圈，通过电流产生磁场，再在转子中加入一个电枢线圈，通过与定子磁场相互作用来产生旋转力矩的。
3.复合励磁式直流电机复合励磁式直流电机是在永磁式直流电机的基础上加入了一个励磁线圈，通过调节励磁线圈的电流大小来改变转子的旋转速度。
三、直流电机的电压范围直流电机的工作需要一定的电压范围支持。
通常情况下，直流电机的工作电压范围可以分为以下几种类型。
1.低压直流电机低压直流电机通常指额定工作电压在24V以下的直流电机。
这种类型的直流电机主要应用于家用或者小型设备中。
2.中压直流电机中压直流电机通常指额定工作电压在24V~220V之间的直流电机。
这种类型的直流电机应用比较广泛，包括家居、农业、交通等领域。
3.高压直流电机高压直流电机通常指额定工作电压在220V以上的大功率直流马达。
这种类型的直流电机主要应用于工业生产中，例如钢铁、水泥等行业。
四、直流电机的优缺点直流电机具有以下几个优点：1.启动转矩大由于直流电机的转子是通过磁场作用而旋转的，因此具有很大的启动转矩。
2.调速性能好由于直流电机可以通过调节励磁线圈电流大小来改变旋转速度，因此调速性能比较好。
3.反应灵敏由于直流电机的工作原理是基于磁场作用而实现的，因此反应比较灵敏。
直流电机的基本原理与应用
直流电机的基本原理与应用直流电机是一种广泛应用于现代电力工业中的电机类型，其具有结构简单、控制方便、运行稳定等优点，在汽车、空调、风扇、灯具等各种电动机设备中得到了广泛应用。
本文将从直流电机的基本原理、结构、工作模式等多个方面进行阐述，以便读者对直流电机的基础知识有一个全面的了解，并且掌握其应用技巧。
一、直流电机的基本原理直流电机可以将电能转换为机械能，其工作原理基于电磁感应和磁场原理，直流电机主要由电枢、磁极、联轴器和机壳四个部分构成。
电枢由绕组和集电器组成，磁极分为永磁体式和电磁式两种，不同磁极对电枢的影响也不一样。
在直流电机中，通过电枢和磁场之间的相互作用可以产生力矩，从而实现机械输出。
其中，电枢作为承受电流的磁铁，相互作用于磁极上，制动磁极转动的动力。
在实际应用中，直流电机的主要优点有以下几个方面：1. 速度可以方便地控制，可以通过调节转子电流和电磁力等来实现。
2. 直流电机的起动时间短，通常在毫秒级别，比其它传统电机起动时间要快。
3. 直流电机的效率高，可达到80%至90%以上，与交流电机相比具有更高的效率。
二、直流电机的基本结构直流电机的结构比较简单，其主要由转子、定子、集电器、永磁体等部分组成。
直流电机常采用永磁体和电磁体两种方式实现磁场产生。
永磁体主要应用于小功率直流电机，电磁体应用于大功率直流电机，双极永磁体系直流电机是现在最流行的直流电机结构。
直流电机具有轴流式和径流式之分，其中轴流式又可分成单级、两级和三级等型号，径流式也可分成电刷和无刷两种。
单级轴流式直流电机具有结构紧凑、运行平稳等优点，两级直流电机则具有电能使用效率高、可靠性强等特点，而三级直流电机体积较大，适用于大功率马达。
无刷直流电机是过去几十年中电机技术的重大进步之一，其利用永磁体转子和定子差式轮换所产生的同频脉冲信号来控制电机，具有维护成本低、寿命长、效率高等优点，现在已广泛应用于各种高端马达。
三、直流电机的工作模式直流电机的工作模式主要分为两种类型：电动式和发电式。
直流电机的基本理论
交轴磁势和直轴磁势
发电机 电动机
β
发电机 电动机
2β
发电机 电动机
2β
电枢磁势
交轴分量
Faq
直轴分量
Fad
分析直流电动机电刷移位
N N
电动机
2β
逆向移刷
顺向移刷
电刷偏移对主磁场的作用
电刷顺转向偏移 发电机 电动机 直轴去磁 直轴助磁 电刷逆转向偏移 直轴助磁 直轴去磁
以直流电机为例思考电枢反应
N
N
3-5 电磁转矩和电磁功率
一、电磁转矩
电枢绕组中有电枢电流流过时, 电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受 电磁力的作用,该力与电枢铁心半径之积称为电 电磁力的作用,该力与电枢铁心半径之积称为电 磁转矩。 磁转矩。
一根导体的平均电磁力： 一根导体的平均电磁力：
fav = Bav ⋅ l ⋅ ia
1、当电刷在几何中性线上时
将主磁场分布和电枢 磁场分布叠加， 磁场分布叠加，得到 的负载电机磁场分布 情况如图。 情况如图。
合成磁势曲线
饱和时磁阻 不为常数不 能简单叠加
电枢磁场磁通 密度分布曲线
Bδx
主磁场的 磁通密度 分布曲线 不饱和两条曲线逐点叠 加后得到负载时气隙磁 场的磁通密度分布曲线
直流电机的损耗 损耗和 3-6 直流电机的损耗和基本方程 一、直流电机中的损耗
轴承摩擦/ 机械损耗 pm :轴vs轴承摩擦/电刷 换向器摩擦/通风损耗等。 轴承摩擦 电刷vs 换向器摩擦/通风损耗等。 这些损耗主要与转速有关，转速变化不大时，基本为常量。 这些损耗主要与转速有关，转速变化不大时，基本为常量。 电枢铁心中磁场交变， 铁心损耗 pFe :电枢铁心中磁场交变，会产生涡流损耗和磁滞损 铁耗近似与磁密的平方及转速的1.2~1.5次方成正比。 次方成正比。 耗。铁耗近似与磁密的平方及转速的 次方成正比 2 励磁损耗 pf : pf = U f I f = I f Rf
第1章 直流电机的基础知识
C m = 9.55C e
直流电动机额定转矩：
TN
PN = 9 . 55 nN
TN:额定转矩(N.m) PN:额定功率(W) nN:额定转速(r/min)
补充：直流电动机中，转子旋转起来会切割磁力线，产生感 补充 应电动势，这被称为电枢电动势Ea，判断它的方向与电源输 入的电流方向相反，称为反电动势 直流发电机中，电枢绕组中有了感应电流，在磁场中又 会受到电磁力的作用，电磁力所形成的电磁转矩T与转子的 运动方向相反，阻碍运动，被称为制动转矩（或阻转矩） 在工作原理中重要的两个参数的不同作用 ： 直流电动机 直流发电机 T 驱动转矩 阻转矩 Ea 反电动势 相当于直流电源
1.2 直流电机的励磁方式和铭牌
一、直流电机的励磁方式 1．励磁方式：直流电机的励磁绕组的供电方式。 2．直流电机种类：按励磁方式分为有（1）他励直流电机； （2）并励直流电机；（3）串励直流电机；（4）复励直流 电机等四种。
二、直流电机的铭牌 每台直流电机的机座上都有一个铭牌，其上标有电机型 号和各项额定值，用以表示电机的主要性能和使用条件。
2．直流电动机输入的电功率为： P1=UIa=（Ea+IaRa）Ia=EaIa+Ia2Ra=Pm+ Pcu 上式说明：输入的电功率一部分被电枢绕组消耗 （电枢铜损）一部分转换成机械功率（电磁功率）。 3．直流电动机输出的机械功率为： P2=Pm-PFe-Pem-PS=Pm-P0-PS=P1-∑P 4．直流电动机的效率为：
3、电机的特点： 可逆性——看外部条件 ，发电机一般接负载；电 动机一般接电源。
4、直流电机转子电动势 1）概念 转子电动势：转子绕组切割磁力线而产生的感应电动势。 2）表达式 每根导体的感应电动势： e = BLv e:感应电动势(V) B:电磁感应强度(T) L:每根导体的有效长度(m) v:转子转动线速度(m/s)
DC电机讲解
几何中性线
（a）气隙形状
1.3 直流电机的电枢反应
1.3.1 直流电机的空载磁场
空载时的气隙磁通密度为一平 顶波，如下图(b) 所示。
Bx
（b）气隙磁密分布
空载时主磁极磁通的分布情况， 如右图(c) 所示。
1.3 直流电机的电枢反应
1.3.1 直流电机的空载磁场
为了感应电动势或产生电磁转 矩，直流电机气隙中需要有一定量 的每极磁通 0 ，空载时，气隙磁 通 0 与空载磁动势F f 0 或空载励磁 电流 I f 0 的关系，称为直流电机的空 载磁化特性。如右图所示。 为了经济、合理地利用材料， 一般直流电机额定运行时，额定磁 通 N 设定在图中A点，即在磁化特 性曲线开始进入饱和区的位置。
1.1 直流电机的基本工作原理和结构
1.1.2 直流电动机的工作原理
二、直流电动机工作原理 直流电动机是将电能转变成机 械能的旋转机械。 把电刷A、B接到直流电源上， 在磁场作用下，N极性下导体 电刷A接正极，电刷B接负极。此时 ab受力方向从右向左，S 极下导体 电枢线圈中将电流流过。如右图。 cd受力方向从左向右。该电磁力形 成逆时针方向的电磁转矩。当电磁 转矩大于阻转矩时，电机转子逆时 针方向旋转。
1.3 直流电机的电枢反应
1.3.2 直流电机负载时的负载磁场
如果认为直流电机电枢上 有无穷多整距元件分布，则电 枢磁动势在气隙圆周方向空间 分布呈三角波，如图中 Fax 所 示。 由于主磁极下气隙长度基 本不变，而两个主磁极之间， 气隙长度增加得很快，致使电 枢磁动势产生的气隙磁通密度 为对称的马鞍型，如图中Bax 所示。
y y1 y2 y y1 y2
换向节距 ky ：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。
直流电机的一般知识点总结
直流电机的一般知识点总结直流电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业生产、家电设备以及交通工具等领域。
本文将对直流电机的一般知识点进行总结，以帮助读者了解直流电机的工作原理、分类、应用和维护等方面的基本知识。
一、直流电机的工作原理直流电机是将直流电能转化为机械能的装置。
其工作原理基于安培定律和洛伦兹定律。
当导体在磁场中通过电流时，会受到磁场力的作用，进而产生转动力矩。
直流电机主要由定子、转子、电刷和永磁体等组成。
当电流通过定子线圈时，产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，导致转子发生转动。
二、直流电机的分类根据不同的结构和工作原理，直流电机可以分为四种类型：直流励磁电动机、直流电动机、倒转电动机和直流无刷电机。
其中，直流励磁电动机通过励磁线圈产生的磁场来激励转子；直流电动机通过电刷和换向器将直流电能转化为机械能；倒转电动机可以改变转子的转向；直流无刷电机利用永磁体或电磁激励来产生磁场，无需使用电刷和换向器。
三、直流电机的应用直流电机在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中，直流电机被广泛应用于机械传动、控制系统、自动化设备等方面，如机床、输送机、风机、压缩机等。
在家电设备方面，直流电机被用于制冷设备、空调、洗衣机、吸尘器等。
此外，直流电机还被应用于交通工具中，如汽车、电动自行车等。
四、直流电机的维护直流电机的维护主要涉及定期检查、清洁和润滑。
首先，定期检查电机的各个部件，如定子、转子、电刷等，是否存在损坏或松动的情况。
其次，保持电机的清洁，去除灰尘和杂质，以免影响电机的正常运转。
最后，注意对电机的润滑，使用适当的润滑剂，避免摩擦产生磨损和发热。
综上所述，直流电机是一种常见且重要的电动机类型。
了解直流电机的工作原理、分类、应用和维护等方面的基本知识，有助于读者更好地了解和使用直流电机。
希望本文能为读者提供一些有用的资料和参考，促进直流电机在各个领域的应用与发展综上所述，直流电机是一种常见且重要的电动机类型，在工业生产、家电设备和交通工具等领域有广泛应用。
直流电机培训资料
直流电机控制系统的控制策略
PID控制
通过比例、积分、微分三个环节对误差信号进行控制， 实现电机的精确控制。
模糊控制
基于模糊逻辑理论，通过模糊化、推理和解模糊三个 环节对电机进行控制。
神经网络控制
利用神经网络的自学习能力，对电机进行智能控制。
直流电机控制系统的调试与维护
系统调试
在系统安装完成后，需要对各个组成部分进行调试，确保系统正 常运行。
直创新与发展
高效能
随着材料科学和制造技术的进步，直流电机在效率和性能方面取 得了显著提升，具有更高的能效和更长的使用寿命。
智能化
随着物联网和人工智能技术的融合，直流电机正朝着智能化方向发 展，具备远程监控、故障诊断和自适应调速等功能。
定制化
为了满足不同应用场景的需求，直流电机正朝着更加定制化的方向 发展，可以根据客户需求进行定制设计和优化。
直流电机在未来的应用前景
工业自动化
随着工业自动化程度的提高，直流电机将在 机器人、自动化生产线等领域发挥重要作用 。
电动车与新能源汽车
直流电机在电动车和新能源汽车领域的应用将进一 步扩大，为环保出行提供支持。
智能家居与智能城市
直流电机在智能家居和智能城市领域的应用 将更加广泛，如智能门锁、智能照明等。
故障诊断方法与流程
01
02
03
04
观察法
通过观察电机的外观和 运行情况，如是否有异 常响声、振动、冒烟等， 初步判断故障类型。
仪表检测法
使用万用表、钳形电流 表等仪表检测电机的电 压、电流、电阻等参数， 进一步确定故障原因。
替换法
对于可能损坏的元件， 如电刷、轴承等，可以 采用替换法进行测试， 以确定故障部位。
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。
直流电机的基本理论
附加损耗
铁损耗
电 机 学
在电机正常运行条件下，功率平衡方程式中的P1、 PM、P0 分别对应的表达式如下：
T1 T T0 P 1 P M P 0 其中，P0 T0 Pm PFe Ps pN 2 n pN PM T I a nI a Ce nI a Ea I a 2a 60 60a Ia I I f
电 机 学 基本方程式
U Ea I a Ra Ea CeΦn I I a I f (并励） P 1 P M pCua p f P2 PM ( pm p fe pad ) PM Ea I a PM TM CM ΦI a TM T2 T0
I
电 机 学
U
T1
T G Ia I f Ea
n
T0
U I f Rf
2、转矩平衡方程式 发电机轴上有三个转矩：原动机输入给的驱动转矩 T1 、电磁转 Tem 矩T 和机械摩擦及铁损引起的空载转矩 T0 。它是制动转矩，与 转速n方向相反，转矩平衡方程为：
15
Ra
U
T1 T T0
两个物理量之间的函数关系。
主要特性：
（1）外特性：If＝常数，U＝f（I） （2）调节特性：U＝常数，If＝f（I）。 （3）负载特性：I＝常数， U＝f（If）；
28
1 他励直流发电机的特性
电 机 学
他励发电机励磁回路与电枢回路互不连接，励磁电 流不随负载电流的变化而改变。
Rf
Ia
If
U
•电磁转矩：
•电磁转矩：
D
2 p
TM N
pN CM 2a
直流电机的基本工作原理和结构
直流电机的基本工作原理和结构直流电机是一种将电能转化成机械能的设备。
它的基本工作原理是基于电磁感应和洛伦兹力的相互作用。
下面将从两个方面详细介绍直流电机的基本工作原理和结构。
一、基本工作原理：直流电机由电枢和磁极组成。
电枢是由若干个串联的绕组和电刷组成，绕组中通有直流电流。
磁极包括永磁体或电磁铁。
当通入电源后，电枢绕组中会产生一个磁场，磁极的磁场与电枢绕组的磁场相互作用，产生一个作用于电枢绕组的力矩，导致电枢绕组转动。
转动时，电枢绕组和磁极的相对位置不断发生变化，因此电枢绕组中的电流的方向和大小都会不断变化，从而生成了交流电。
交流电进一步作用于电枢绕组和磁极，使得电枢绕组持续转动。
二、结构：1.电枢：电枢是直流电机的核心部件，通常由绕组和电刷组成。
绕组通常由铜线绕制而成，并固定在电枢铁心上。
绕组中通过电流产生磁场，使得电枢能够旋转。
电刷是连接电枢绕组和外部电源的导电碳刷，通过摩擦和电枢的接触来提供电流。
2.磁极：磁极也是直流电机的重要组成部分，它提供了电枢绕组所需的磁场。
磁极可以是永磁体或者电磁铁。
永磁体通常由稀土磁体或者铁氧体磁体制成，具有较强的磁场。
电磁铁则通过通电产生磁场，磁场的强弱可以通过控制电流的大小来调节。
3.单向采用：直流电机一般采用单向传动方式，即通过电刷和电枢绕组的摩擦来传递电流。
这种传动方式可以保持电流的持续通路，从而使得电枢能够持续地旋转。
4.输出轴和机械负载：直流电机的输出轴是连接电枢绕组和机械设备的部件，通过输出轴将电机的机械能转移到外界。
机械负载是电机输出轴上需要驱动的设备，可以是风扇、泵、机床等各种机械设备。
总的来说，直流电机的基本工作原理是通过电枢绕组和磁极之间的相互作用产生旋转力矩，利用单向传动方式将电流传递到电机的旋转部分，从而实现将电能转化成机械能。
直流电机的结构包括电枢、磁极、单向传动方式、输出轴和机械负载等组成部分。
通过以上的工作原理和结构的介绍，我们可以更好地理解直流电机的运行机制。
直流电机基本知识与控制方法
专业资料电机简要学习手册2015-2-3一、直流电机原理与控制方法1直流电机简介直流电机（DM）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。
它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
直流电机由转子（电枢）、定子（励磁绕组或者永磁体）、换向器、电刷等部分构成，以其良好的调速性能以至于在矢量控制出现以前基本占据了电机控制领域的整座江山。
但随着交流电机控制技术的发展，直流电机的弊端也逐渐显现，在很多领域都逐渐被交流电机所取代。
但如今直流电机仍然占据着不可忽视的地位，广泛用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械，龙门刨床等等，所以对直流电机的了解和研究仍然意义重大。
2 直流电动机基本结构与工作原理2.1 直流电机结构如下图，是直流电机结构图，电枢绕组通过换向器流过直流电流与定子绕组磁场发生作用，产生转矩。
定子按照励磁可分为直励，他励，复励。
电枢产生的磁场会叠加在定子磁场上使得气隙主磁通产生一个偏角，称为电枢反应，通常加补偿绕组使磁通畸变得以修正。
2.2 直流电机工作原理如图所示给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷A 流入，经过线圈abcd，从电刷B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。
如果转子转到如上图（b）所示的位置，电刷A 和换向片2接触，电刷B 和换向片1接触，直流电流从电刷A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷B 流出。
此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。
这就是直流电动机的工作原理。
外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。
第三章 直流电机
（1）用原动机拖动电枢逆时 针方向恒速转动（原动机输入 机械力【机械功率】） （2）线圈边ab和cd以相同转 速顺次切割不同极性磁极下的 磁场，线圈中产生了交变的电 动势；（机械能转换为电能） （3）换向器配合电刷对电流 的换向作用，电刷A、B端的 电动势为直流电动势。（交流 转换为直流）
Flash：电刷上的电动势
一台直流电机作为
电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋 转，拖动生产机械旋转 ，输出机械能；
电能转换为机械能
发电机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流 电动势，作为直流电源，输出电能。
机械能转为电能
注意：不要孤立的看待发电机和电动机问题
视频：直流发电机－直流电动机系统
换向器节距:yc=(K-1)/p=7
元件数S＝槽数Q＝换向片数K＝15；
yc =8-1=7
y1＝4-1=3
电流流向： A1—5号换向片－5上－8下－12上－15下－4上－7下－11上－14下 －3上－6下－10上－13下－2上－5下－12号换向片－B1 A2—12号换向片4上－7下－11上－14下－3上－－6下－10上－3下 －15上－15号换向片－B2
N
N － U ＋
＋ U －
S
S
由电磁力产生转矩的过程：
（1）线圈ax中通入直流电流时,电流从 a端流入，从x端流出；
B
A（2）线圈边a和x上均受到电磁力，根
据左手定则确定力的方向。 （3）这一对电磁力形成了作用于电枢 的一个电磁转矩，将产生逆时针旋转。
把这个装有线圈的铁质 圆柱体称为电枢。 （1）按照这种模式下，电枢将如何运动？
P 1
额定电流
N
PN
12 13.45(kw) 0.892
直流电机励磁电流和转速的关系
直流电机励磁电流和转速的关系1. 直流电机的基本知识大家好，今天咱们聊聊直流电机，尤其是它的励磁电流和转速之间的关系。
说到直流电机，首先得知道，它可不是随便哪个电机，咱们得好好捋一捋它的基本概念。
直流电机，顾名思义，就是用直流电来驱动的电机。
它的工作原理其实挺简单，就是把电能转化为机械能，转一转，搞点事情出来。
现在说说励磁电流，简单来说，励磁电流就是给电机的磁场“喂饭”的电流。
就像人需要吃饭才能有力气工作一样，电机也需要励磁电流来建立磁场，从而让它能够转动。
不过这可不是个小事儿，励磁电流的大小直接影响到电机的转速。
这就像是你吃得好，精力充沛，自然能跑得快；反之，吃得少了，动力不足，跑得慢。
2. 励磁电流和转速的关系2.1 励磁电流的增加接下来，咱们聊聊励磁电流增加的时候会发生什么。
一般来说，励磁电流越大，电机的磁场就越强，转速也就越高。
这就好比你参加马拉松，如果你平时锻炼得多，身体素质好，自然能跑得飞快，风驰电掣。
而如果你只是偶尔运动，那就很难跑出个好成绩。
电机也是如此，励磁电流给得多，磁力强，自然能转得快。
不过，事情可没有那么简单。
大家知道，直流电机的转速并不是无止境的。
当励磁电流不断增加时，转速最终会达到一个极限，这时候就像是人累了，跑不动了。
电机会因为过载而进入“休眠”，这也是需要注意的地方。
2.2 励磁电流的减少再来说说，当励磁电流减少的时候会发生什么。
想象一下，如果你一天三餐都吃得很少，精力自然不足，走路都没劲。
电机也是如此，励磁电流一减少，磁场变弱，转速也跟着掉。
你可能会发现，电机在低励磁电流下，转速慢得跟蜗牛似的，甚至会出现转不动的情况。
这时候，电机可能还会发出“呜呜”的声音，像是在抱怨：“给我点力气呀，我也想转！”所以说，励磁电流和转速之间的关系就像是一对老朋友，互相依赖，又互相制约。
3. 实际应用中的考虑3.1 应用场景好了，咱们现在来看看这些理论在实际生活中怎么运用。
比如说，电动汽车、风力发电机，都是在使用直流电机。
《直流电机培训资料》课件
目录
直流电机的基本原理
了解直流电机的内部结构，电动势与电流之间的关 系，以及动磁场与定子磁场的作用。
直流电机的控制
探索电枢控制、电源控制和合成控制等直流电机控 制方式的原理和应用。
直流电机的特性
研究直流电机在不同载荷下的特性，包括载荷特性、 转速特性和效率特性。
直流电机的应用
了解直流电机在工业自动化、交通运输和家用电器 等领域的广泛应用。
《直流电机培训资料》 PPT课件
欢迎来到《直流电机培训资料》PPT课件！本课程将为您介绍直流电机的基本 知识和应用，帮助您深入了解这一领域的核心概பைடு நூலகம்和技术。
简介
直流电机培训资料课程旨在全面介绍直流电机的基本原理、控制方式、特性以及应用领域。我们将深入讲解电机结 构、电动势与电流的关系，以及动磁场与定子磁场的作用。
参考资料
1. 《直流电机原理与应用》- 深入介绍了直流电机的原理和应用，帮助读 者深入理解电机技术。
2. 《电机控制技术》- 提供了关于电机控制方面的详细知识，对于理解电 机控制系统非常有帮助。
3. 《直流电机在工业控制中的应用》- 强调了直流电机在工业控制领域的 应用实例和技术要点。
电机与拖动基础需要掌握的知识点——直流电机部分
电机与拖动基础需要掌握的知识点——直流电机部分一、直流电机原理1． 直流电动机的工作原理：如何从几何中线附近的摆动转变为连续转动？2． 直流发电机的工作原理：如何把发出的交流电转变为直流电？（机械整流子）3． 直流电机的结构：转子的铁心是不是空心的？4． 转子铁心的制作工艺，为什么采用如此复杂的工艺？定子铁心为何不采用该工艺？5． 转子绕组为什么称为电枢？6． 换向器与电刷的配合作用？“交变直流；直流变交流。
”的配合作用？7． 直流电机结构上的最大缺陷在何处？8． 额定参数P N U N I N 在电动机与发电机中的不同含义？9． 单叠转子绕组的特点：a=p ，低压高流10． 单波转子绕组的特点：a=1，高压低流11． 电刷合理放置的主要目的是什么？12． 感应电动势只存在于发电机吗？如何实现电气平衡。
13． 电磁转矩只存在于电动机吗？如何实现机械平衡。
14． 直流电机的四种励磁方式？15． 直流电机的空载磁场及其饱和特性。
16． 电枢反应与其三大影响。
17． 直流电机感应电动势与电磁转矩的计算公式。
18． 直流电动机与发电机的稳态平衡方程。
19． 并励电动机的能量流程图。
20． 直流发电机的能量流程图。
21． 转速特性。
（四种励磁方式下）22． 电气过渡过程中机械转速不能突变的概念。
23． 机械过渡过程结束后有，)tan (,t cons I I T T an a Z =Φ==24． 电动机空载？与负载运行的最大区别（I 2=？），直流电机的启动？。
二、变压器1．变压器的的电隔离特性。
电—磁—电（交流电才可以）2．变压器磁路具有封闭性。
而电机磁路不具有。
3．为什么要进行绕组归算？4．等效电路的等效原则。
（两条）5．空载与堵转时的等效电路特例。
6．等效电路及两种近似等效电路。
7．三相变压器的联结组及其表达方式。
8．三相变压器磁路系统的演变。
9．自耦变压器的特点。
10．电流互感器的特点。
11．电压互感器的特点。
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直流电机的基本知识
1 直流电机的工作原理
永磁式直流电机是应用很广泛的一种。
只要在它上面加适当电压。
电机就转动。
图是这种电机的符号和简化等效电路[1]。
工作原理图：
图直流电机的符号和等效电路
这种电机由定子、转子、换向器(又称整流子)、电刷等组成，定子用作产生磁场。
转于是在定子磁场作用下，得到转矩而旋转起来。
换向器及时改变了电流方向，使转子能连续旋转下去。
也就是说，直流电压加在电刷上，经换向器加到转子线圈，流过电流而产生磁场，这磁场与定子的固定磁场作用，转子被强迫转动起来。
当它转动时，由于磁场的相互作用，也将产生反电动势，它的大小正比于转子的速度，方向和所加的直流电压相反。
图给出了等效电路。
Rw代表转子绕组的总电阻，E代表与速度相关的反电动势。
永磁式换流器电机的特点：
当电机负载固定时，电机转速正比于所加的电源电压。
当电机直流电源固定时，电机的工作电流正比于转予负载的大小。
加于电机的有效电压，等于外加直流电压减去反电动势。
因此当用固定电压驱动电机时，电机的速度趋向于自稳定。
因为负载增加时，转子有慢下来的倾向，于是反电动势减少，而使有效电压增加，反过来又将使转子有快起来的倾向，所以总的效果使速度稳定。
当转子静止时，反电动势为零，电机电流最大。
其最大值等于V／Rw(这儿V是电源电压)。
最大·电流出现在刚起动的条件。
转子转动的方向，可由电机上所加电压的极性来控制。
体积小、重量轻、起动转矩大。
由于具备上述的那些特点，所以在医疗器械、小型机床、电子仪器、计算机、气象探空仪、探矿测井、电动工具、家用电器及电子玩具等各个方面，都得到广泛的应用。
对这种永磁式电机的控制，主要有电机的起停控制、方向控制、可变速度控制和速度的稳定控制。
2 电机的起／停控制
电机的起／停控制，最简单最原始的方法是在电机与电源之间，加一机械开关。
或者用继电器的触点控制。
现在比较流行的方法，是用开关晶体管来代替机械开关，无触点、无火花干扰，速度快。
电路如图所示。
当输入端为低电平时，开关晶体管Q1截止，电机无电流而处于停止状态。
如果输入端为高电平时，Q1饱和导通，电机中有电流，因此电机起动运转。
图中二极管D1和D2是保护二极管，防止反电动势损坏晶体管。
电容C1是消除射频干扰而外加的。
R1基极限流电阻，限制Q1的基极电流。
在6V电源时，基极电流不超过52mA。
在这种情况下，
Q1提供电机的最大电流为1A左右。
图用晶体管控制电机启停,(b)增强灵敏度
图的电路，因基极电流需外部驱动电路。
如果再增加一级缓冲放大，如图的电路，驱动电流减少到2mA。
R3限制Q1的基极电流到安全值。
其他元件作用与(a)图中相同。
3 电机的方向控制
水磁式换流器电机的转动方向，可以用改变电源极性的方法，使电机反转。
如果用正、负双极性电源，可用一个单刀进行转换，如图所示。
因为电机的电流直接通过开关，容易烧坏开关接点。
所以可以改用功率开关晶体管来代替机械开关，就可以克服上述缺点。
电路如图所示。
图电机方向控制
电路工作原理：当开关SW1置于“正转”位时，Q1和Q3的基极加上偏流；Q2和Q4的偏置电路被断开。
所以Q1和Q3导通，Q2和Q4截止。
电流从V＋→Q3发射极→Q3集电极→电机正端→电机负端→地形成回路，此时电机正转。
同理，如果SW1置于“反转’位置时，Q2和Q4得到偏流而导通；01和Q3截止。
电流从电源地端→电机负端→电机正端→Q4集电极→Q4发射极→电源负端形成回路，故电机电源与上述情况相反，因此电机反转。
而SW1置于断时，电机停止转动。
图电路中SW1要转接正、负电源。
在接口电路的应用中，用电子开关来代替SW1就比较困难。
为了克服这个缺点，可用图的电路加以改进。
图中的SW1就很容易用电子开关来代替。
在这个电路中，SW1置于“正转”位置时，Q1和Q3导通，Q2和Q4截止。
SW1置于“反转”
位置时，Q2和Q4导通，Q1和Q3截止。
4 电机的速度控制
直流电机的转速与所加的电压有效值成正比。
图是12V直流电机的可变电压速度控制。
图中Q1和Q2是复合管射极跟随器，电机的直流电压可从0V变到12v。
这种电路的特点是：在中速和高速时，速度的控制和自动调节的性能很好。
但是低速和慢启动特性比较差。
用开关方式或脉宽调制，可以获得非常好的速度控制性能。
电路图如所示：
图电机速度控制
图直流电机开关方式速度控制
图中IC1作为50Hz的无稳多谐振荡器，它产生一个矩形波输出，占空比可变从20比1到1比20，由RV1进行调节。
这个波形经过Q1和Q2送到电机，电机上的电压有效值是随RV1的调节而变化的(总的周期是50HZ)。
不过电机上所加上的电压，是具有峰值电压为12V的功率脉冲。
因此在整个调速范围内；性能都非常好。
即使在很低的速度，转矩也很大。
速度控制的程度，正比于所加电压的有效值。