第二章直流电机知识讲解
电机学知识点讲义汇总
电机学知识点讲义汇总第一章 基本电磁定律和磁路电机的基本工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律和电磁力定律等定律的基础上的，掌握这些基本定律，是研究电机基本理论的基础。
▲ 全电流定律全电流定律 ∑⎰=I Hdl l式中，当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系时，电流取正号。
在电机和变压器的磁路计算中，上式可简化为∑∑=Ni Hl▲电磁感应定律 ①电磁感应定律 e=-dtd N dt d Φ-=ψ 式中，感应电动势方向与磁通方向应符合右手螺旋关系。
②变压器电动势磁场与导体间无相对运动，由于磁通的变化而感应的电势称为变压器电动势。
电机中的磁通Φ通常是随时间按正弦规律变化的，线圈中感应电动势的有效值为m fN E φ44.4=③运动电动势e=Blv④自感电动势 dtdiL e L -= ⑤互感电动势 e M1=-dt di 2 e M2 =-dtdi1 ▲电磁力定律f=Bli▲磁路基本定律 ① 磁路欧姆定律 Φ=A l Ni μ=mR F =Λm F 式中，F=Ni ——磁动势，单位为A ；R m =Alμ——磁阻，单位为H -1； Λm =lA R m μ=1——磁导，单位为H 。
② 磁路的基尔霍夫第一定律0=⎰sBds上式表明，穿入（或穿出）任一封闭面的磁通等于零。
③ 磁路的基尔霍夫第二定律∑∑∑==mRHl F φ上式表明，在磁路中，沿任何闭合磁路，磁动势的代数和等于次压降的代数和。
磁路和电路的比较第二章 直流电动机一、直流电机的磁路、电枢绕组和电枢反应 ▲磁场是电机中机电能量转换的媒介。
穿过气隙而同时与定、转子绕组交链的磁通为主磁通；仅交链一侧绕组的磁通为漏磁通。
直流电机空载时的气隙磁场是由励磁磁动势建立的。
空载时，主磁通Φ0与励磁磁动势F 0的关系曲线Φ0=f （F 0）为电机的磁化曲线。
从磁化曲线可以看出电机的饱和程度，饱和程度对电机的性能有很大的影响。
▲ 电机的磁化曲线仅和电机的几何尺寸及所用的材料有关，而与电机的励磁方式无关。
物理知识总结直流电动机的结构与工作原理
物理知识总结直流电动机的结构与工作原理直流电动机是一种常见的电动设备，广泛应用于各个领域，包括工业、交通、家电等。
它的结构和工作原理对于理解电动机的工作过程和特性非常重要。
本文将对直流电动机的结构和工作原理进行总结。
一、直流电动机的结构直流电动机由两部分组成：定子和转子。
定子是固定不动的部分，由线圈和磁铁组成。
转子则是旋转的部分，由电刷和电枢组成。
1. 定子定子由一组线圈和磁铁组成。
线圈通常是由导线绕制而成，呈现出环状或饼状的形态。
线圈的数量和布局决定了电动机的性能和特性。
磁铁则是由强磁性材料制成，放置在定子的边缘。
2. 转子转子是直流电动机的旋转部分。
它由电刷和电枢组成。
电刷是用来供电的接触件，通常是以碳或铜制成的。
电枢则是转子核心，是由许多绕组组成的，每个绕组都与一个电刷相连。
二、直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理基于电磁感应和洛伦兹力的相互作用。
当通电时，定子中的线圈会产生磁场，同时磁铁也会产生磁场。
这两个磁场之间会相互作用，导致转子产生旋转力。
1. 电磁感应当直流电流通过定子线圈时，由于导线在磁场中运动产生的洛伦兹力，导致线圈受到力的作用，线圈开始旋转。
这个过程称为电磁感应。
2. 磁场转向转子中的电枢通过电刷与外部电源相连，从而形成一个电流回路。
当电流通过电枢时，电枢会产生自己的磁场。
由于电枢中的电流方向与定子磁场的方向相互作用，转子会受到一个力矩的作用，导致转子开始旋转。
3. 磁场补偿为了保持转子的旋转运动，电刷会定期切换电极的位置，以改变电流的方向，从而改变磁场的方向。
这个过程被称为磁场补偿。
磁场补偿可以保持转子的旋转稳定，并避免电枢与定子磁场相互吸引或排斥。
三、直流电动机的应用直流电动机由于其结构简单、运行可靠等特点，在许多领域都有广泛应用。
1. 工业应用直流电动机经常用于工业设备，如机床、风机、输送带等。
它们可根据需要调节转速和扭矩，适应不同的工艺要求。
2. 交通应用直流电动机也广泛应用于交通工具，如电动车辆、电动自行车、电动机车等。
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。
直流电机知识
直流电机知识直流电机是一种将直流电能转化为机械能的电动机。
它是电动机中最常见的一种类型，广泛应用于工业生产、家用电器等领域。
直流电机的工作原理是基于洛伦茨力和电磁感应的原理。
当直流电流通过电机的定子线圈时，会在定子线圈中产生一个磁场。
同时，定子线圈中的磁场也会影响到转子线圈。
根据洛伦茨力的作用，当转子线圈中有电流通过时，会受到一个力的作用，从而产生转动。
直流电机的转子由铁芯和线圈组成。
铁芯通常由许多片铁片叠加而成，以增加磁场的传导效果。
线圈则是由导电材料绕制而成，当通以直流电流时，线圈中会产生磁场，从而与定子磁场相互作用，产生转动力。
直流电机的转子可以采用不同的结构形式，常见的有齿轮式、螺旋式、线性式等。
其中，齿轮式直流电机是最常用的一种结构形式，它通过齿轮传动实现转子的转动。
螺旋式直流电机则是通过螺旋线圈的旋转实现转子的转动。
线性式直流电机则是将转子线圈直接放置在直流电磁场中，通过直线运动来实现转动。
直流电机的性能参数主要包括额定功率、额定电压、额定转速、额定电流等。
额定功率是指电机在额定电压和额定转速下能够输出的最大功率。
额定电压是指电机正常工作所需的电压。
额定转速是指电机在额定电压下的旋转速度。
额定电流是指电机在额定电压和额定转速下所需的电流。
直流电机具有启动转矩大、转速范围宽、调速性能好等优点。
它可以通过改变电源电压、改变电枢线圈的电流、改变电枢线圈的绕组方式等方式来实现调速。
同时，直流电机还可以采用编码器等装置来实现位置控制和精确控制。
在应用中，直流电机广泛用于各种机械设备中，如电动汽车、电动工具、电动机车等。
它们的优势在于可以根据不同的需求进行定制和调整，实现高效、精确的动力输出。
总结来说，直流电机是一种将直流电能转化为机械能的电动机，通过磁场的相互作用和洛伦茨力的作用实现转动。
它具有启动转矩大、转速范围宽、调速性能好等优点，在各个领域得到广泛应用。
随着科技的不断进步，直流电机的性能和控制技术将进一步提升，为各个行业带来更多的便利和发展机遇。
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。
电机与拖动教案——第二章 直流电机
第二章直流电机2.1直流电机的基本工作原理及结构一、基本工作原理（一）直流电机的构成（1）定子：主磁极、换向磁极、机座、端盖、电刷装置；（2）转子：电枢铁心、电枢绕组、换向装置、风扇、转轴（3）气隙**注意：同步电机—旋转磁极式；直流电机—旋转电枢式。
1.直流发电机的工作原理：实质上是一台装有换向装置的交流发电机；（1）原理：导体切割磁力线产生感应电动势（2）特点：e=BLV；a、电枢绕组中电动势是交流电动势b、由于换向器的整流作用，电刷间输出电动势为直流（脉振）电动势c、电枢电动势——原动势；电磁转矩——阻转矩（与T、n反向）2.直流电动机的工作原理：实质上是一台装有换向装置的交流电动机；（1）原理：带电导体在磁场中受到电磁力的作用并形成电磁转矩，推动转子转动起来（2）特点：f=BiLa、外加电压并非直接加于线圈，而是通过电刷和换向器再加到线圈b、电枢导体中的电流随其所处磁极极性的改变方向，从而使电磁转矩的方向不变。
c、电枢电动势——反电势（与I反向）；电磁转矩——驱动转矩（与n同向）**说明：直流电机是可逆的，它们实质上是具有换向装置的交流电机。
3、脉动的减小——电枢绕组由许多线圈串联组成（二）直流电机的基本结构1、主磁极——建立主磁场（N、S交替排列）a、主极铁心——磁路，由1.0~1.5mm厚钢板构成b、励磁绕组——电路、由电磁线绕制2、机座——磁路的一部分（支承）框架，钢板焊接或铸刚3.电枢铁心——磁路，0.5mm厚硅钢片叠压而成（外圆冲槽）4.电枢绕组——电路。
电磁线绕制（闭合回路，由电刷分成若干支路）换向器——换向片间相互绝缘（用云母或塑料）电刷装置a、电刷——石墨或金属石墨b、刷握、刷杆、连线（铜丝辨）5.换向极——改善换向，由铁心、绕组构成（放置于主极之间或绕组与电枢绕组串联）（三）励磁方式1.定义：主磁极的激磁绕组所取得直流电源的方式；2.分类：以直流发电机为例分为：他励式和自励式（包括并励式、串励式和复励式）他励：激磁电流较稳定；并励：激磁电流随电枢端电压而变；串励：激磁电流随负载而变，由于激磁电流大，激磁绕组的匝数少而导线截面积较大；复励：以并激绕组为主，以串激绕组为辅。
电机学(第三版)第二章 直流电机
P EI a em
机械输入功率
P P pmec pFe p来自d P p0 1 em em
P P2 pCua pCuf pmec pFe pad 1 P2 pCu p0 P2 p
I
电压变化率
U U N U 0 100% U0
4.调节特性: n=常数、U=常 数时，If=f(I)
直流电机总体结构
长沙理工大学电气工程学院
主磁极
长沙理工大学电气工程学院
换向极
长沙理工大学电气工程学院
机 座
长沙理工大学电气工程学院
电枢铁芯及绕组
长沙理工大学电气工程学院
电枢绕组在槽中的绝缘情况
长沙理工大学电气工程学院
换向器
长沙理工大学电气工程学院
电刷装臵
长沙理工大学电气工程学院
直流电机的额定值
长沙理工大学电气工程学院
电枢绕组在槽内的放臵
长沙理工大学电气工程学院
单叠绕组的连接
长沙理工大学电气工程学院
D a 2 p或 Z i 2 p
Z 整数 y 2p
i 1
y y 叠绕组 y 0
1 2 2
y
波绕组的 y 0
2
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单叠绕组－展开图
Bavl
（1）
n （ 5） v 2 p 60
故式（2）最终可改写为
（4 ）
E
令
Na / 2 a
k 1
ek lv
Na / 2 a
k 1
B ( x)
（ 2）
pN a E n C E n 60a
电机与拖动第二章第二节直流电机的电枢绕组
• 通过规定的电流 • 产生足够的电势和电磁转矩 • 消耗的有效材料最省 • 强度高（机械、电、气、热） • 运转可靠 • 结构简单
绕组实物图
3
第一部分 电机原理 第二章 直流电机
第二节 直流电机的电枢绕组
一、电枢绕组的基本知识—名词、术语
1、磁极中心线：极轴线 2、几何中心线：磁极之间的平分线
二、单叠绕组
5、画绕组电路图（并联支路图） • 特点：每个极下的元件组成一条支路
19
第一部分 电机原理 第二章 直流电机
第二节 直流电机的电枢绕组
二、单叠绕组
• 整个电枢绕组为一个闭合回路，无头无尾 - 感应电动势总和为零
• 元件的两个出线端要连接于相邻两个换向片上 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p; • 电刷数等于磁极数，每条支路由不相同的电刷引出 • 电枢电压等于每一个支路的电压 • 由正负电刷引出的电枢电流Ia为各支路电流之和
• 单叠：电刷数=磁极数
• 原则： - 引出来的电势最大 （2，3，4） - 被电刷短路的元件电势最小（1，5）
• 规律： - 端部对称时，一部分 电机原理 第二章 直流电机
第二节 直流电机的电枢绕组
二、单叠绕组
4、安放电刷，完成连线
τ
τ
τ
τ
1 2 N3 4 5 6 S7 8 9 10 N11 12 13 14 S15 16
τ
τ
τ
τ
1 2 N3 4 5 6 S 7 8 9 10 N11 12 13 14 S 15 16
15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
第一部分 电机原理 第二章 直流电机
直流电动机知识要点
直流电动机知识要点一、直流电动机的结构1.结构组成直流电动机主要由定子、转子（电枢）两大部分组成。
定子包括机座、主磁极、换向极和电刷装置。
转子包括电枢铁芯、电枢绕组和换向器。
2. 各部分的作用机座磁路的一部分和固定支撑作用。
一般用铸铁、铸钢或钢板焊接成形。
主磁极产生气隙主磁场。
由铁芯和励磁绕组组成。
主磁极铁心采用1~1.5mm的低碳钢板冲压一定形状叠装固定而成。
换向极改善换向，减少电刷与换向器之间的火花。
由铁芯和绕组组成。
通常安装在两个相邻的主磁极的中性线上，其极性顺着电枢旋转的方向，与下一个磁极极性相反。
其励磁绕组与电枢绕组串联。
电刷装置连接旋转的电枢电路与静止的外电路。
由电刷、刷握、刷杆等组成。
电刷是石墨或金属石墨组成的导电块。
电枢铁芯电动机磁路的一部分，嵌放电枢绕组。
由0.35~0.5mm厚的相互绝缘的硅钢片冲制叠压而成。
电枢绕组产生电磁转矩和感应电动势。
由许多线圈按一定规律连接而成。
换向器实现交直流的转换。
由许多锲形铜片组成的圆柱体，片与片之间用云母隔开绝缘，片与轴间绝缘。
二、直流电动机的分类直流电动机按主磁场的不同分为永磁式和励磁式。
励磁式按主磁极绕组与电枢绕组的接线方式不同分为他励直流电动机、并励直流电动机、串励直流电动机、复励直流电动机。
二、直流电动机的工作原理1.励磁绕组通入直流电产生主磁场。
2.电枢绕组通入直流电，在主磁场中受到电磁力从而产生电磁转矩，驱动转子旋转。
3.借助电刷和换向器的作用，把电源的直流电转变成为电枢绕组中的交流电，保持电磁砖矩的方向不变，使直流电动机朝一定的方向连续旋转。
从上看出，直流电动机不是根据电磁感应原理工作的。
转子转动过程中，切割主磁极磁场，转子导体中又会产生感应电动势，该电动势与外加电源方向相反，称为电枢电动势E a。
电枢转动越快，E a越大。
（E a=C eФn）外加电压U、电枢电动势E a、电枢电压降I a R a三者的关系为U=E a+I a R a三、直流电动机的工作特性直流电动机的机械特相如图所示。
电气工程概论第二章-直流电机上课讲义
二、直流电机
(一) 直流发电机工作原理
(二) 直流电动机工作原理
（1）电机的可逆原理：直流电机可作为发电机运行，也可作 为电动机运行。
（2）换向器的作用是实现电枢线圈内的交流电动势、电流与 电刷的直流电压、电流之间的转化。
(三) 直流电机的结构
直流电机主要包括转子和定子两大部分。转子是电机 的转动部分，定子是电机的静止部分。 1 定子：用来产生磁场和作为电机的机械支架，主要包括 主磁极、换向极、机座和电刷装置。
2 转子：也称为电枢，用来产生感应电动势和电磁转矩， 实现能量的转换。主要包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、 转轴和风扇等。
(四) 直流电机的励磁
直流电机的励磁方式分为永磁体励磁、电机本体励磁 （并励、串励和复励）、其他电源励磁三种。
(五) 直流电机中的感应电动势
其中p为极对数，N为电枢绕组的总导体数，a为支路对 数，Φ为每极主磁通，n为电机转速。
2 直流电机的功率平衡方程 （1）直流发电机的功率平衡方程
直流发电机的效率
（2）直流电动机的功率平衡方程
(九) 直流发电机的特性
1 空载特性:发电机当n为常值，I=0A时,发电机空载端电 压U0与励磁电流If之间的函数关系。 2 负载特性:发电机n为常值，I>0A时，发电机端电压U与
励磁电流之间的函数关系。
其中
（1）固有机械特性：当电动机端电压额定U=UN，每极气隙 励磁磁通额定Φ＝ΦN，电枢回路无串接电阻(Rst＝0)时的
机械特性。
（2）人为机械特性：在固有机械特性的基础上，主要分析 改变电枢回路串接电阻、改变端电压和改变励磁磁通三种 情况下的人为机械特性。
1）电枢回路串接电阻的人为机械特性：
直流电机知识
直流电机知识直流电机是一种常见的电动机类型，其工作原理基于直流电的产生和转换。
它具有结构简单、容易控制和广泛应用等优点，在各个领域中发挥着重要的作用。
直流电机的工作原理可以归结为洛伦茨力和库仑定律的应用。
当通过直流电源施加电流到电机的线圈中时，线圈内部会产生一个磁场。
接着，根据洛伦茨力，当线圈中的电流与磁场垂直时，会产生一个力使得线圈开始旋转。
这个原理称为电磁转换。
直流电机的构造较为简单，主要由电枢、磁极和集电器组成。
电枢是电机的旋转部分，通常由导电材料绕成线圈。
磁极是产生磁场的部分，可以是永磁体或者是通过外部电流产生的电磁体。
集电器则用于改变电流的方向，以使电机不断自转。
直流电机常用于各种各样的设备中，比如电扇、电动车、机床和电动工具等。
其广泛应用得益于其可靠性和高效性。
直流电机的转速可以通过改变施加在线圈上的电压来调节，因此可以根据具体需求进行精确控制。
在使用直流电机时，需要注意一些指导性问题。
首先是电机的额定电流和电压。
要确保电机与电源的匹配，以免烧毁电机或引发其他安全问题。
此外，还应注意电机的散热问题，特别是在长时间高负载运行时，应提供足够的散热措施，以保证电机的正常工作。
另外，为了确保直流电机的寿命，需要进行定期的维护和保养。
可以通过检查电机的电缆连接是否松动，清洁电机表面上的灰尘和污垢，并添加适量的润滑油来降低电机磨损。
总之，直流电机作为一种常见的电动机类型，具有结构简单、易于控制和广泛应用等优点。
在使用时应注意匹配电流和电压，加强散热措施，并进行定期的维护保养，以延长电机的使用寿命。
通过正确的使用和维护，直流电机将发挥其最大的效能，为各行各业提供更好的动力支持。
九年级直流电动机知识点
九年级直流电动机知识点直流电动机是一种将直流电能转化为机械能的电机。
它广泛应用于各个领域，如家用电器、交通工具以及工业设备等。
在九年级物理课程中，学生将学习有关直流电动机的基本原理、工作原理以及相关的知识点。
本文将深入探讨九年级直流电动机的知识点，帮助学生更好地理解和掌握。
1. 直流电动机的结构直流电动机主要由定子、转子、电刷、电刷架以及端子等组成。
其中，定子是固定的部分，由磁场产生装置、绕组和铁芯构成；转子则是可以旋转的部分，通常由磁铁构成。
电刷是通过电流使得转子产生旋转力的部件，而电刷架则是固定电刷的结构。
端子是连接外部电源和电动机的接口。
2. 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理基于洛伦兹力的作用。
当通电时，定子绕组产生磁场，而转子上的磁铁则被磁场所吸引或排斥。
通过不断反转电流的方向，使得磁铁在定子磁场中旋转。
同时，电刷架上的电刷接通电源，将电流通过转子磁铁，产生洛伦兹力，使得转子不断旋转。
3. 直流电动机的运动方向直流电动机的运动方向与电流的方向有关。
当电流通过电刷架上的电刷，进入转子磁铁，会产生一个方向上的力使得转子旋转。
根据左手定则，手指指向磁场方向，大拇指指向电流方向，中指则指向作用力的方向。
因此，在不同的电流方向下，转子的旋转方向也不同。
4. 直流电动机的效率直流电动机的效率是指将输入的电能转化为输出的机械能的比例。
它可以由以下公式计算：效率 =（输出的机械功）/（输入的电功）直流电动机的效率通常在75%至95%之间，具体取决于转子和定子的设计、材料以及损耗情况等因素。
高效率的电动机可以更有效地利用输入电能，减少能源浪费。
5. 直流电动机的应用直流电动机广泛应用于各个领域。
在家庭中，直流电动机可以用于家用电器，如电风扇、洗衣机和吸尘器等。
在交通工具中，直流电动机用于电动车辆和电动自行车等。
在工业设备中，直流电动机被应用于机床、风机以及输送带等。
此外，直流电动机还可以应用于船舶、航空器和机器人等领域。
直流电机的基础知识ppt课件
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减弱磁通的人为机械特性 返回
电枢电压为额定值，电枢回路不串电阻，励磁回路串入调节电阻使磁通Φ减 弱。减弱磁通Φ的人为机械特性方程为
n
UN Ce
Ra CeCT 2
T
其特点是理想空载转速随磁通的减弱而上升，机械特性斜率β则与励磁磁通
的平方成反比。随着磁通Φ的减弱β增大，机械特性变软。不同励磁磁通
电压平衡方程式
转距平衡方程式
功率平衡方程式
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电压平衡方程式
返回
因为E与通入的电流方向相反，所以叫反电势。
U E Ia Ra
+
Ra
Ia
U
U：外加电压
Ra:绕组电阻
–
+ ME
–
以上公式反映的概念：
(1)电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比，若想 改变E，只能改变 或 n。 (2)若忽略绕组中的电阻Ra，则可见，当外加电压一定时，电机转速和磁通成反
转子
磁极
励磁 绕组
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直流电机的铭牌数据
返回
凡表征电机额定运行情况的各种数据，称为额定值。额定值一般都标
注在电机的铭牌上，所以也称为铭牌数据，它是正确合理使用电机的依 据。
额定电压 UN（ V） 在额定情况下，电刷两端输出（发电机）或输入（电动机） 的电压。
额定电流IN （A） 在额定情况下，允许电机长期流出或流入的电流。 额定功率（额定容量）PN （kW） 电机在额定情况下允许输出的功率。 额定转速nN（r／min） 在额定功率、额定电压、额定电流时电机的转速。 额定效率ηN 输出功率与输入功率之比，称为电机的额定效率
第二章直流电机ppt课件
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，可得到负载后电机的磁 场分布情况，如图〔a〕所示。
淮北职业技术学院机电工程系
磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，因 此每极量的磁通量与空载时相同。电机正常运行于磁化曲线的 膝部，主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁心磁阻 增大，增加的磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少。即电 刷在几何中性线时的电枢反应为交轴去磁性质。
2、当电刷不在几何中性线上时
电刷从几何中性线偏
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2.1 直流电机的基本工作原理和结构
2.1.1直流电机的主要结构
主磁极
换向磁极
定子
电刷装置 机座
端盖
电枢铁心
电枢绕组
转子
换向器
转轴
轴承
2.1.2 直流电机的工作原理
一、直流发电机工作原理
右图为直流发电机的物理模型， N、S为定子磁极，abcd是固定在 可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈 连同导磁圆柱体称为电机的转子或 电枢。线圈的首末端a、d连接到两 个相互绝缘并可随线圈一同旋转的 换向片上。转子线圈与外电路的连 接是通过放置在换向片上固定不动 的电刷进行的。（动画）
单叠绕组
yy1y2
单波绕组
yy1y2
yk
换向节距 ：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。 （动画）
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2.2.2 单叠绕组
单叠绕组的特点是相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向节
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。
电机学第二章直流电机(完美解析)(借鉴教学)
2.3.2 直流电机的空载磁场
➢ 磁通：空载是电机中的磁场是对称分布的，分为两部分
✓ 主磁通：经气隙、电枢、相邻主极下的气隙、主极铁芯、定 子磁轭闭合。
主磁通同时交链与励磁绕组和电枢绕组； 在电枢绕组中产生感应电动势，实现机电能量交换；
用0表示。
✓ 漏磁通：经主极间的空气或定子磁轭闭合。 不穿过气隙； 不参与机电能量交换；
直流电机主磁极与换向极
2.1.2 直流电机的主要结构部件
直流电机机座
2.1.2 直流电机的主要结构部件
直流电机电枢冲片和电枢绕组
2.1.2 直流电机的主要结构部件
直流电机换向器
2.1.2 直流电机的主要结构部件
直流电机电刷装置
2.1.3 直流电机的额定值
➢ 额定功率：PN，单位 W或kW ➢ 额定电压：UN，单位 V ➢ 额定电流：IN，单位 A ➢ 额定励磁电压：UfN，单位 V ➢ 额定励磁电流：IfN，单位 A ➢ 额定转速：nN，单位 r/min
间的距离，用弧长或虚槽数表示。
✓ y1应接近一个极距 ，且为整数。 ✓ 整距： y1= ✓ 短距： y1< ✓ 长距： y1>
2.2.1 电枢绕组基本特点
➢ 基本概念
✓ 第二节距y2：与同一换向器相连的两个元件，第一个元件的 下元件边到第二个元件的上元件边在电枢表面的跨距，也常 用虚槽数表示。叠绕组， y2 <0；波绕组， y2 >0;
电流方程 Ia I If
2.4.1 基本方程
2、功率平衡方程
电磁功率：电枢绕组感应电动势E与电枢电流Ia的乘积
Pem EIa
Pem
pNa 60a
ΦnIa
pNa 2πa
直流电机基本知识--ppt课件
直流电机的优缺点
优点：
直流发电机的电势波形较好，电磁干扰较小。 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，起动和制动转矩较大。
缺点：
由于存在换向器，其制造、维护复杂，价格较高。
4
主要内容
1 直流电机的工作原理、主要结构、 额定值 2直流电机的电枢绕组 3直流电机的电枢反应 4电枢绕组感应电动势和电磁转矩 5直流电机换向
11
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 （二）直流电动机工作原理
左 手 定 则
12
n逆时针转向
n逆时针转向
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 （二）直流电动机工作原理
电动机运行关键：要使电枢受到一个方向不变的电磁转 矩，即当线圈边在不同极性的磁极下时受到的电磁转矩 方向不变。
若电机实槽数为Q，虚槽数为Qu，
41
15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
3. 元件数、换向片数与虚槽数 每一元件有两个圈边， 每一换向片上接有两个圈边， 每一虚槽内放置有两个圈边， 元件数S等于换向片数K，也等于虚槽数
42
15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
4. 元件、极距与节距 (1) 元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多 匝两种。元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换 向片相 连，其中一根称为首端，另一根称为末端。 (2) 极距：是指相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距 离，用τ表示，
39
15.2直流电机电枢绕组
一、电流电枢绕组基本知识
现代直流电机为双层绕组，元件一个边放在某一 槽的上层，称为上层边，另一个边则放在另一槽的下 层，称为下层边。
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解：（1）计算节距
左行单波
yykKp 1Kp 112 517
极距
第一节距 第二节距 （2）绕组联接表
Zi 1533
2p 4 4
y1
Zi 1533
2p
44
y2yy17 34
绕组的并联支路电路图
单波绕组是把所有处于相同极性下的元件都串联起来 构成一条支路,因此单波绕组的并联支路对数恒等于1。
总结： 直流电机电枢绕组是无头无尾的闭合绕组；通过电刷将
直流电动机工作原理示意图
直流电动机电枢绕组通过电刷与直流电源相联接，通过电 刷和换向器的逆变作用，将外电源的直流变为线圈中的交流， 使N极下的导体中的电流方向不变，S极下的导体电流方向不 变，而N、S极下导体中的电流方向始终相反，以保证电磁转 矩的方向不变。
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。
第二章 直流电机
2.1 概述 2.2 直流电枢绕组 2.3 直流电机的磁场 2.4 直流发电机的基本特性 2.5 直流电动机的基本特性 2.6 直流电力传动 2.7 直流电机的换向
2.1 概述
一、直流电机的工作原理 1、直流发电机的工作原理 直流电机的物理模型
右图为直流发电机的物 理模型，N、S为定子磁极， abcd是导固体定ab在在可N旋极转下导时磁，圆根 柱据体右上手的定线则圈，，a线点圈为连高同电导位， 磁b圆点柱低体电称位为；电导机体的cd转在子S极或下， 电c枢点。高线电圈位的，首d点末低端电a、位d；连电 接刷到A两极个性相为互正绝，缘电并刷可B随极线性 圈为一负同。旋转的换向片上。转 子线圈与外电路的连接是通 过放置在换向片上固定不动 的电刷进行的。
B0(x)0F' (x)
Bx
气隙磁密分布
气隙磁密在一个极下的分布 如图所示，为一平顶波。
3、磁化曲线 磁化曲线指电机主磁通与励磁磁动势的关系曲线 0 f(Ff ) 饱和系数
kF0' F' 1FF ' eF'
k 1.1~1.35
三、直流电机的电枢磁场
直流电机带上负载后，电枢绕组中有电流，电枢电流产生 的磁动势称为电枢磁动势。电枢磁动势的出现使电机的磁场发 生变化。 1、电刷在几何中性线上
电机的线负荷
当电刷放在几何中性线上时，电枢磁动势沿空间的分布为
三角形，三角形最大幅值在电枢的几何中性线上，主极轴线
处电枢磁动势为0。最大幅值为
电枢磁密
Faq
Fa
Aτ 2
B a(x) 0H a(x) 0F a ((x x )) 0A x (x)
电枢磁密沿气隙分布为马鞍形分布。
2、电刷偏离几何中性线
16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516
A1
B1
A2
B2
电刷放置的原则：
（1）空载时被电刷短 路的元件的感应电动势尽 可能为零。
（2）并联支路的电动 势尽可能大。
相邻两主极的中心线称为电枢上的几何的中性线。
不论是整距绕组还是短距或长距绕组，当元件的轴线与主 极的轴线重合时，该元件的感应电动势为0。
交轴电枢磁动势
τ
Faq
A( 2ห้องสมุดไป่ตู้
bβ)
直轴电枢磁动势
Fad Abβ
四、电枢反应
电枢磁场对励磁磁场的作用称为电枢反应。
1、交轴电枢反应
当电刷放置在几何中性线上 时，电枢磁场只有交轴分量， 电枢反应为交轴电枢反应。 此时气隙磁场如图所示。
主磁极磁密 分布曲线
气隙合成磁 密分布曲线
电枢磁密 分布曲线
交轴电枢反应对气隙磁场的影响：
2p
每个元件的两条元件边在电枢表面的跨距，用虚槽数表示。
y1
Zi 2p
y1 整距绕组； y1 短距绕组；
y1 长距绕组；
小于1的分数。
（5）第二节距y2 同一片换向片上相联的两个元件中的第一个元件的下元件 边到第二个元件的上元件边在电枢表面的跨距。
对于单叠绕组 y2 0 ，对于单波绕组 y2 0。
（硅钢片）
涂绝缘漆冲 片叠压而成
轴 端盖
电枢铁心
电枢绕组 和槽碶
电枢绕组 端部
换向器
直流电机的转子
轴承
5、电枢绕组 产生感应电动势和电磁转矩
6、換向器 将电枢绕组内的交流电动势用机械换向的方法转换为电
刷间的直流电动势。
No
Image
7、电刷装置 把转动的电枢与外电路 相连接； 与换向器配合作用获得 直流电压。
直流发电机工作原理图
可见，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接 触的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总是正的，电刷B 的极性总是负的，在电刷A、B两端可获得直流电动势。
如气隙磁场沿气隙的分布为平顶 波，如图所示，根据电动势的计 算公式
eBlv
可知感应电动势与气隙磁密成正 比。导体和电刷AB间的电动势e 和eAB如右图所示。
3、额定电流 IN
指电机在额定电压、额定功率时的负载电流值，以 “A” 为单位。 4、额定转速 nN 指额定状态下运行时转子的转速，以r/min为单位
5、额定励磁电流 IfN 指电机在额定状态时的励磁电流值，以“A”为单位。
对于直流发电机，PN 是指输出的电功率。
PN UNIN
对于直流电动机，PN 是指输出的机械功率。
当导体ab在N 极下时，根据左手定 则，N极性下导体ab 受力方向从右向左， S 极下导体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。
当转子旋转180°后，如下图所示
原N极性下导体ab 转到S极下，受力 方向从左向右，原 S 极下导体cd转到 N极下，受力方向 从右向左。该电磁 力形成逆时针方向 的电磁转矩。线圈 在该电磁力形成的 电磁转矩作用下继 续逆时针方向旋转。
右图为一台电刷放在几何中性 线的两极直流电机的电枢磁场分布 情况。
假设励磁电流为零，只有电枢 电流。如图所示为电枢磁动势产生 的气隙磁场在空间的分布情况，电 枢磁动势为交轴磁动势。
Fa(x)12(2xDNaaia)Ax
πDa 2p
A N aia πDa
Faq
Fa
Aτ 2
A N aia πDa
对于发电机来说， 如果电刷顺电枢旋转方向偏离一定角度， 直轴电枢反应起去磁作用，如果逆电枢旋转方向偏离一定角度， 则电枢反应起助磁作用，如图所示。
五、感应电动势和电磁转矩 1、感应电动势 一根导体的感应电动势
ek B(x)lv
电枢的总导体数为Na，则每条并联支路串联导体数为 Na 2a
支路的电动势为
二、直流电机的主要结构部件
定子机座
换向极铁心
换向极绕组 主磁极铁心
主磁极绕组 （励磁绕组）
励磁绕组和串换向极 后的电枢绕组出线
直流电机定子
换向极绕组与 励磁的串联接 线
1、主磁极
产生气隙磁场
主磁极铁心：1mm～1.5mm 厚的 低碳钢板
励磁绕组：铜导线
励磁绕组套在 主磁极极身上
主磁极钢板冲片 （1-1.5mm厚）
一个元件有两条边，而一个虚槽中放
置两条边，因此 S Zi
每个换向换向片联接两条不同的元
件边，因此 S K Zi uZSK
u 3
（3）极距
每个主磁极在电枢表面占据的距离或相邻两主磁距离， 用所跨弧长或该弧长所对应的虚槽表示。
D a 2p
或 Z i
（4）第一节距y1
PNUNINN
2.2 直流电机的电枢绕组
一、基本特点 1、基本要求
（1）能产生尽可能大的电动势，并具有良好的波形； （2）能通过尽可能大的电流，并承受由此产生的电磁力和
电磁转矩； （3）结构简单，连接可靠； （4）便于维护和检修； （5）换向良好。
2、电枢绕组的类型
（1）单叠绕组 （2）单波绕组 （3）蛙形绕组
后端接
元件边
前端接
换向片
换向片
后端接
元件边 前端接
3、有关直流电枢绕组的术语
（1）元件
两端分别与两片换向片联接的单匝或多匝线圈。 (2)实槽数Z、虚槽数Zi、元件数S和换向片数K
为了改善电机的性能，一个槽中一般放置不止一条上 层边和一条下层边，如图所示。
一条上层边和一条下层边即为一个虚槽，因此 Zi uZ
主磁极由钢板 冲片叠压而成
2、换向极
作用：改善换向 换向极铁心：1mm～ 1.5mm厚的低碳钢板 换向极绕组：与电枢绕组串联
3、机座
作用：固定主磁极和换向极；
主磁路的一部分。
N
S
铸钢或薄钢板
S
N
p=2 即4极电机
4、电枢铁心
作用：构成主磁路以及嵌放电 枢绕组
电枢铁心冲片 (0.35-0.5mm厚)
单叠绕组一般为右行绕组，y=yk=1。
例：已知电机的极数2p＝4，且Z=Zi＝S＝K＝16。试绕制一单
叠右行整距绕组。 解：（1）计算节距
由于是右行绕组
yyk 1
y1
Zi 2p
164（槽） 4
y2yy1143 （槽）
（2）绕组联接表
（3）绕组展开图
1 2N3 4 5 6 S7 8 910N11121314S15161
a=p
三、单波绕组
单波绕组是从一个元件出发，串联p个元件后，回到出发换 向片的相邻的左边换向片上（左行绕组）或右边换向片上 （右行绕组）。单波绕组一般采用左行绕组。因此
pkyK1
单波绕组的合成绕组节距为：
yyk Kp1y1y2整数
取“－”时为左行绕组，取 “＋”时为右行绕组。
例：已知电机的极数2p＝4，且Z=Zi＝S＝K＝15。试绕 制一单波左行绕组。