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第一章 直流电机的基本工作原理与结构 第二章直流电机的电枢电动势和电磁转矩 第三章直流电机的运行特性 第四章直流电动机的起动、调速和制动
.
第一章 直流电机的基本工作原理和结构
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 .
1.2直流电机的工作原理
1、两种常见的磁路 2、主磁通和漏磁通
二、磁路基本电磁定律
1、全电流定律—安培环路定律 LH dl I
2 、磁路欧姆定律：
F l F
Rm S
Rm
l
S
.
铁磁材料的 Rm
不为常数。
3、磁路的基尔霍夫第一定律：
0
说明磁通是连续的。
4、磁路的基尔霍夫第二定律：
Hl NI
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。
.
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。
在磁场作用下，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。
.
当原动机驱动电机转子逆时针
旋转1800 后 ，如右图。
导体ab在S极下，a点低电 位，b点高电位；导体cd在N极 下，c点低电位，d点高电位； 电刷A极性仍为正，电刷B极性 仍为负。
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。（动画）
.
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。
四、磁滞损耗和涡流损耗
①磁滞损耗：磁畴之间产生摩擦而产生的，
②涡流损耗：涡流与铁心电阻相作用产生的损耗，
③铁损：磁滞损耗+涡流损耗，
ph
fB
2 m
p fe f 1.3Bm2
pFe f 2 Bm2 d 2 / Re
.
第三节、 磁路计算
一、计பைடு நூலகம்类型
1、给定磁通量φ，计算所需磁动势F 2、给定磁通量F，计算所需磁动势φ
为了学好本门课程，必须做到以下几点：
1、抓主要矛盾，有条件地略去一些次要因素；
2、抓住重点，牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性；
3、要有良好的学习方法，运用对比或比较的方法，分析电机 的共性和特点，加深对原理和性能的理解；
4、理论联系实际，重视科学实验和工程实践；
5、充分预习和复习。
.
.
返回
第一节、 磁路基本定律 一、磁路的概念
.
本课程的特点及学习方法
电机与拖动是一门理论性很强的技术基础课，同时又具有
专业课的性质，涉及的基础理论和实际知识面广，是电磁学、
动力学、热力学等学科知识的综合。用理论分析电机及拖动的
实际问题时，必须结合电机的具体结构，采用工程观点和分析
方法。掌握基本理论的同时，还要注意培养实验操作技能和计
算方法。
.
绪论
本课程
第一篇 直流电机 第二篇 变压器 第三篇异步电动机
主要内容
第四篇 同步电机及微控电机
.
绪论
概述
电机是利用电磁感应原理工作的机械。 电机常用的分类方式有两种：一是按功能分，有发电机、电动机、变压 器和控制电机四大类；二是按电机结构或转速分，有变压器和旋转电机。
电机的分类
就能量转换的功能来看
按学科的不同
根据应用场合的要求和电源的不同
发电机 电动机 变压器 控制电机 静止电机 旋转电机 （变压器）
.
直流电机 交流电机
电机拖动系统是用电动机来拖动机械运行的系统。包括： 电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分。
它们之间的关系如下
电源
控制设备
电动机
传动机构
生产负载
.
本课程的性质、任务和内容
本课程是电气自动化技术、机电一体化技术和楼宇智能 化技术等专业的一门专业基础课。
本课程的任务是让学生掌握电机制基本结构和工作原理， 以及拖动系统的运行性能、分析计算、电机选择及试验方法， 培养在电机及电力拖动方面分析和解决问题的能力，为今后 学习和工作打下坚实的基础。
本课程的内容有直流电机、直流电动机的电力拖动、变 压器、三相异步电动机、三相异步电动机的电力拖动、同步 电机和微控电机、电动机的选择等。
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）
1、磁化曲线： 特性：①具有高的导磁性能；
②磁化曲线呈非线性（饱和特性） 2、磁滞回线 磁滞现象：B的变化总是滞后H的变化；
H 0 时 B 的值，称为剩磁 ，用 Br 表示。
.
三、铁磁材料
软磁材料： μ 高， Br小，磁滞回线窄而长，如：铸钢、 硅钢、坡莫合金，制作电机铁心；
硬磁材料：μ 不高，Br大，磁滞回线宽而胖，制造永久 磁铁。
二、计算步骤
1、磁路分段（材料相同，截面积相等） 2、计算各段有效截面积和平均长度 3、求各段磁通密度 4、求各段磁场强度 5、求总磁动势 6、求所需电流或线圈匝数 7、查磁化曲线
.
第一篇 直流电机
本章主要讨论直流电机的基本结构和工作原理，讨论直流电机的磁场 分布、感应电动势、电磁转矩、电枢反应及影响、换向及改善换向方法。
实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。线圈 分布在电枢铁心表面的不同位置，按照一定的规律连接起来， 构成电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N、S极交替旋转多对。
.
当电枢旋转到右图所示位置时 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。（动画）
5、电磁感应定律
变压器电动势：
运动电动势：
e d N d
dt
dt
e Blv
判断方向：右手定则
6、电磁力定律： f Bil
判断方向：左手定则（主要用于分析旋转电机的电磁转矩）
.
第二节、常用铁磁性材料及其特性 一、铁磁物质的磁化
铁磁材料：铁、镍、钴及其合金
二、磁化曲线 B f (H )
.
第一章 直流电机的基本工作原理和结构
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 .
1.2直流电机的工作原理
1、两种常见的磁路 2、主磁通和漏磁通
二、磁路基本电磁定律
1、全电流定律—安培环路定律 LH dl I
2 、磁路欧姆定律：
F l F
Rm S
Rm
l
S
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铁磁材料的 Rm
不为常数。
3、磁路的基尔霍夫第一定律：
0
说明磁通是连续的。
4、磁路的基尔霍夫第二定律：
Hl NI
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。
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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。
在磁场作用下，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。
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当原动机驱动电机转子逆时针
旋转1800 后 ，如右图。
导体ab在S极下，a点低电 位，b点高电位；导体cd在N极 下，c点低电位，d点高电位； 电刷A极性仍为正，电刷B极性 仍为负。
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。（动画）
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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。
四、磁滞损耗和涡流损耗
①磁滞损耗：磁畴之间产生摩擦而产生的，
②涡流损耗：涡流与铁心电阻相作用产生的损耗，
③铁损：磁滞损耗+涡流损耗，
ph
fB
2 m
p fe f 1.3Bm2
pFe f 2 Bm2 d 2 / Re
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第三节、 磁路计算
一、计பைடு நூலகம்类型
1、给定磁通量φ，计算所需磁动势F 2、给定磁通量F，计算所需磁动势φ
为了学好本门课程，必须做到以下几点：
1、抓主要矛盾，有条件地略去一些次要因素；
2、抓住重点，牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性；
3、要有良好的学习方法，运用对比或比较的方法，分析电机 的共性和特点，加深对原理和性能的理解；
4、理论联系实际，重视科学实验和工程实践；
5、充分预习和复习。
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返回
第一节、 磁路基本定律 一、磁路的概念
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本课程的特点及学习方法
电机与拖动是一门理论性很强的技术基础课，同时又具有
专业课的性质，涉及的基础理论和实际知识面广，是电磁学、
动力学、热力学等学科知识的综合。用理论分析电机及拖动的
实际问题时，必须结合电机的具体结构，采用工程观点和分析
方法。掌握基本理论的同时，还要注意培养实验操作技能和计
算方法。
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绪论
本课程
第一篇 直流电机 第二篇 变压器 第三篇异步电动机
主要内容
第四篇 同步电机及微控电机
.
绪论
概述
电机是利用电磁感应原理工作的机械。 电机常用的分类方式有两种：一是按功能分，有发电机、电动机、变压 器和控制电机四大类；二是按电机结构或转速分，有变压器和旋转电机。
电机的分类
就能量转换的功能来看
按学科的不同
根据应用场合的要求和电源的不同
发电机 电动机 变压器 控制电机 静止电机 旋转电机 （变压器）
.
直流电机 交流电机
电机拖动系统是用电动机来拖动机械运行的系统。包括： 电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分。
它们之间的关系如下
电源
控制设备
电动机
传动机构
生产负载
.
本课程的性质、任务和内容
本课程是电气自动化技术、机电一体化技术和楼宇智能 化技术等专业的一门专业基础课。
本课程的任务是让学生掌握电机制基本结构和工作原理， 以及拖动系统的运行性能、分析计算、电机选择及试验方法， 培养在电机及电力拖动方面分析和解决问题的能力，为今后 学习和工作打下坚实的基础。
本课程的内容有直流电机、直流电动机的电力拖动、变 压器、三相异步电动机、三相异步电动机的电力拖动、同步 电机和微控电机、电动机的选择等。
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）
1、磁化曲线： 特性：①具有高的导磁性能；
②磁化曲线呈非线性（饱和特性） 2、磁滞回线 磁滞现象：B的变化总是滞后H的变化；
H 0 时 B 的值，称为剩磁 ，用 Br 表示。
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三、铁磁材料
软磁材料： μ 高， Br小，磁滞回线窄而长，如：铸钢、 硅钢、坡莫合金，制作电机铁心；
硬磁材料：μ 不高，Br大，磁滞回线宽而胖，制造永久 磁铁。
二、计算步骤
1、磁路分段（材料相同，截面积相等） 2、计算各段有效截面积和平均长度 3、求各段磁通密度 4、求各段磁场强度 5、求总磁动势 6、求所需电流或线圈匝数 7、查磁化曲线
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第一篇 直流电机
本章主要讨论直流电机的基本结构和工作原理，讨论直流电机的磁场 分布、感应电动势、电磁转矩、电枢反应及影响、换向及改善换向方法。
实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。线圈 分布在电枢铁心表面的不同位置，按照一定的规律连接起来， 构成电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N、S极交替旋转多对。
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当电枢旋转到右图所示位置时 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。（动画）
5、电磁感应定律
变压器电动势：
运动电动势：
e d N d
dt
dt
e Blv
判断方向：右手定则
6、电磁力定律： f Bil
判断方向：左手定则（主要用于分析旋转电机的电磁转矩）
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第二节、常用铁磁性材料及其特性 一、铁磁物质的磁化
铁磁材料：铁、镍、钴及其合金
二、磁化曲线 B f (H )