第四章 直流电机
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机输入的额定电流In;
4.额定转速nN (rotate speed)：额定状态下的 转速;
三、直流电机的励磁方式Excitation Mode
他励电动机separately excited ：励磁线圈与转子电枢的电电源力分拖动开。
并励电动机shunt-wound motor ：励磁线圈与转子电枢并联到
永磁式: 由永久磁铁做成。
励磁式: 磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，
形成电磁铁。
励磁: 磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称
为励磁。
2. 转子(电枢)rotor
由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。
电枢铁心：由硅钢片叠装而成。
电枢绕组：由结构、形状相同的线圈组成
直流电机的构造
一、定子主要部件
1．主磁极：主极铁心由薄钢板冲片叠成，其上套有 励磁绕组，通入直流励磁电流产生主磁场。
电力拖动
极心
直流电机由定 子(磁极,机座、电
极掌
刷),转子
(电枢、换向器)
S
构成。
N ···
S
···
励磁绕组 机座
转子
N
直流电动机的磁极和磁路 Magnetic pole and magnetic
circuit
1. 磁极magnetic pole 用来在电机中产生磁场magnetic field
电力拖动
二、转子主要部件
1．电枢铁心：由硅钢片叠成，固定在转子支架 或转轴上。铁心圆周上均匀分布的槽内嵌放电枢 绕组。电枢铁心是磁路的一部分，
2．电枢绕组：各绕组线圈的两个出线端按一定 的规律焊接到换向器片上，形成一闭合回路。
3．换向器：换向器的作用是将电枢线圈中的 交流变为直流或相反。
由许多楔形铜片（换向片）叠成圆筒形， 片间用云母绝缘。换向器片放置在套筒上； 用压圈固定，压圈本身又用螺帽固紧。换向 器装在轴上。电枢线圈的出线端就焊接在换 向器片端部的升高片的小槽中。
2．换向极：铁心由整块钢制成，尺寸比主极小；与主磁极 相间分布。换向极用于改善换向，以减少因电磁原因而引 起的电刷下的火花。 换向极绕组与电枢电路串联，换向极磁场与交轴电枢反应 磁场方向相反。它不仅用来抵消电枢反应磁场，而且使处 于换向的绕组切割换向极磁场以产生可抵消电流换向引起 的感应电动势，达到减少换向火花的目的。
4.1 直流电机的构造及励磁方式 电力拖动 structure and excite type
主要内容：(content) 直流电机的结构 主要掌握：定子机转子结构 直流电机的铭牌数据 主要掌握：电压、电流、容量等参数 直流电机的励磁方式 主要掌握： 串励、并励、复励
直流电机的构造structure
主要内容： content 直流发电机及电动机的工作原理 主要掌握：区分电动机与发电机原理 直流电机电动势与电磁转矩 主要掌握：区分发电机与电动机的转矩与电动势 直流电机的电刷位置 主要掌握： 电刷在那个位置产生的火花最小
一、工作原理 （work principle）
a.电动机motor
电力拖动
电动机的电磁转矩 是驱动转矩. 在旋 转的过程中, 电枢 线圈也切割磁场而 产生电动势, 该电 动势的方向总是与 电流方向相反, 故 称为反电动势.
在线圈内部是一个方向不断改变的交变电动势， 而电刷之间的电动势则是方向不变的直流。
在线圈内部(inside)是一个方向不断改变的交变电动势，电而力电拖动 刷之间的电动势则是方向不变的直流。
电力拖动
电机运行 E与Ia的 E的
方式
方向 作用
TM的 转矩之间 性质 的关系
发电机
图 4-2-1 直流电机解体图
3．机座：是直流电机的固定支撑和防护的部件，又是 磁路的一部分。有磁通经过的部分称为磁轭。机座通常 是由铸钢制成或由钢板卷焊而成。
4．电刷装置：主要有刷架、刷杆、刷握、炭刷及压 紧弹簧等组成。为减少由机械原因而引起的电火花， 炭刷插在刷握中应既能上下自由移动又不晃动， 而且 随着炭刷的磨短应及时调整压紧弹簧，以保持与换向 器适当的接触压力。
同一电源上。 串励电动机series wound motor ：励磁线圈与转子电枢串联接
到同一电源上。 复励电动机compound-wound motor ：励磁线圈与转子电枢的
联接有串有并，接在同一电源上。
If
Ia
If
Uf M U U
MU
MU
M
他励
并励
串励
复励
4.2 直流电机的基本工作原理 电力拖动 operational principle
一、构造(structure)
电力拖动
基本构造：定、转子 stator and rotor
电力拖动
电刷、换向器作用： —— 起机械 整流器作用 。后续基本原理中进一 步介绍（元件交流，电刷两端直 流）。
注意：各部件Fra Baidu bibliotek作用。
结构 细说
转 轴
风叶 磁极 电刷
电力拖动
换 向 器
换向片 换向器
电枢转子 压紧环
船舶电机与电气控制系统
机电系 电气教研室
第4章 直流电机 (DC electricity machine)
4.1 直流电机的构造 4.2 直流电机的基本工作原理 4.3 直流发电机
4.4 直流电动机
思考题
电力拖动
第4章 直流电机(dc machine) 电力拖动
本章要求：(demand) 1.掌握直流电机的结构。 2.会分析直流发电机和电动机的工作原理。 3.掌握直流电机的励磁方式。 4.掌握直流发电机的起压条件。 5.掌握直流电动机的机械特性。
直流电源 Electric source
电刷 brush
换向器
线圈
commutator winding
b.发电机generators
电枢绕组在原动机的拖电力动拖动 下逆时针方向旋转
发电机的电动势 (electromotive force)为电源 电动势。电枢中有电流以后, 电流与磁场相作用产生电磁 转矩。 方向与转动方向相反, 故称反转矩（阻转矩counter torque ） 。
电枢绕组
绕组端部
二、主要铭牌数据(main nameplate data)
电力拖动
1.额定容量capability（KW）:是指额定状态下, 发电机输出的电功率Pn=UnIn, 或电动机轴上输出 的机械功率Pn=UnInn;
2.额定电压（V voltage） ：端电压Un;
3.额定电流（A ampere） ：发电机输出的或电动
4.额定转速nN (rotate speed)：额定状态下的 转速;
三、直流电机的励磁方式Excitation Mode
他励电动机separately excited ：励磁线圈与转子电枢的电电源力分拖动开。
并励电动机shunt-wound motor ：励磁线圈与转子电枢并联到
永磁式: 由永久磁铁做成。
励磁式: 磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，
形成电磁铁。
励磁: 磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称
为励磁。
2. 转子(电枢)rotor
由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。
电枢铁心：由硅钢片叠装而成。
电枢绕组：由结构、形状相同的线圈组成
直流电机的构造
一、定子主要部件
1．主磁极：主极铁心由薄钢板冲片叠成，其上套有 励磁绕组，通入直流励磁电流产生主磁场。
电力拖动
极心
直流电机由定 子(磁极,机座、电
极掌
刷),转子
(电枢、换向器)
S
构成。
N ···
S
···
励磁绕组 机座
转子
N
直流电动机的磁极和磁路 Magnetic pole and magnetic
circuit
1. 磁极magnetic pole 用来在电机中产生磁场magnetic field
电力拖动
二、转子主要部件
1．电枢铁心：由硅钢片叠成，固定在转子支架 或转轴上。铁心圆周上均匀分布的槽内嵌放电枢 绕组。电枢铁心是磁路的一部分，
2．电枢绕组：各绕组线圈的两个出线端按一定 的规律焊接到换向器片上，形成一闭合回路。
3．换向器：换向器的作用是将电枢线圈中的 交流变为直流或相反。
由许多楔形铜片（换向片）叠成圆筒形， 片间用云母绝缘。换向器片放置在套筒上； 用压圈固定，压圈本身又用螺帽固紧。换向 器装在轴上。电枢线圈的出线端就焊接在换 向器片端部的升高片的小槽中。
2．换向极：铁心由整块钢制成，尺寸比主极小；与主磁极 相间分布。换向极用于改善换向，以减少因电磁原因而引 起的电刷下的火花。 换向极绕组与电枢电路串联，换向极磁场与交轴电枢反应 磁场方向相反。它不仅用来抵消电枢反应磁场，而且使处 于换向的绕组切割换向极磁场以产生可抵消电流换向引起 的感应电动势，达到减少换向火花的目的。
4.1 直流电机的构造及励磁方式 电力拖动 structure and excite type
主要内容：(content) 直流电机的结构 主要掌握：定子机转子结构 直流电机的铭牌数据 主要掌握：电压、电流、容量等参数 直流电机的励磁方式 主要掌握： 串励、并励、复励
直流电机的构造structure
主要内容： content 直流发电机及电动机的工作原理 主要掌握：区分电动机与发电机原理 直流电机电动势与电磁转矩 主要掌握：区分发电机与电动机的转矩与电动势 直流电机的电刷位置 主要掌握： 电刷在那个位置产生的火花最小
一、工作原理 （work principle）
a.电动机motor
电力拖动
电动机的电磁转矩 是驱动转矩. 在旋 转的过程中, 电枢 线圈也切割磁场而 产生电动势, 该电 动势的方向总是与 电流方向相反, 故 称为反电动势.
在线圈内部是一个方向不断改变的交变电动势， 而电刷之间的电动势则是方向不变的直流。
在线圈内部(inside)是一个方向不断改变的交变电动势，电而力电拖动 刷之间的电动势则是方向不变的直流。
电力拖动
电机运行 E与Ia的 E的
方式
方向 作用
TM的 转矩之间 性质 的关系
发电机
图 4-2-1 直流电机解体图
3．机座：是直流电机的固定支撑和防护的部件，又是 磁路的一部分。有磁通经过的部分称为磁轭。机座通常 是由铸钢制成或由钢板卷焊而成。
4．电刷装置：主要有刷架、刷杆、刷握、炭刷及压 紧弹簧等组成。为减少由机械原因而引起的电火花， 炭刷插在刷握中应既能上下自由移动又不晃动， 而且 随着炭刷的磨短应及时调整压紧弹簧，以保持与换向 器适当的接触压力。
同一电源上。 串励电动机series wound motor ：励磁线圈与转子电枢串联接
到同一电源上。 复励电动机compound-wound motor ：励磁线圈与转子电枢的
联接有串有并，接在同一电源上。
If
Ia
If
Uf M U U
MU
MU
M
他励
并励
串励
复励
4.2 直流电机的基本工作原理 电力拖动 operational principle
一、构造(structure)
电力拖动
基本构造：定、转子 stator and rotor
电力拖动
电刷、换向器作用： —— 起机械 整流器作用 。后续基本原理中进一 步介绍（元件交流，电刷两端直 流）。
注意：各部件Fra Baidu bibliotek作用。
结构 细说
转 轴
风叶 磁极 电刷
电力拖动
换 向 器
换向片 换向器
电枢转子 压紧环
船舶电机与电气控制系统
机电系 电气教研室
第4章 直流电机 (DC electricity machine)
4.1 直流电机的构造 4.2 直流电机的基本工作原理 4.3 直流发电机
4.4 直流电动机
思考题
电力拖动
第4章 直流电机(dc machine) 电力拖动
本章要求：(demand) 1.掌握直流电机的结构。 2.会分析直流发电机和电动机的工作原理。 3.掌握直流电机的励磁方式。 4.掌握直流发电机的起压条件。 5.掌握直流电动机的机械特性。
直流电源 Electric source
电刷 brush
换向器
线圈
commutator winding
b.发电机generators
电枢绕组在原动机的拖电力动拖动 下逆时针方向旋转
发电机的电动势 (electromotive force)为电源 电动势。电枢中有电流以后, 电流与磁场相作用产生电磁 转矩。 方向与转动方向相反, 故称反转矩（阻转矩counter torque ） 。
电枢绕组
绕组端部
二、主要铭牌数据(main nameplate data)
电力拖动
1.额定容量capability（KW）:是指额定状态下, 发电机输出的电功率Pn=UnIn, 或电动机轴上输出 的机械功率Pn=UnInn;
2.额定电压（V voltage） ：端电压Un;
3.额定电流（A ampere） ：发电机输出的或电动