直流电机的工作原理

通电直导线的磁场
通电螺旋管的磁场
2.磁通Φ：垂直穿过某一截面s的磁感应强度B的通量。 Φ=B•S
3.磁场强度H：描述磁场强度和方向的辅助物理量。 B=μ•H 4.磁势F：电流产生磁势，磁势建立磁场。 F=N• I 5.磁链 ψ=N• Φ
（二）常用的基本电磁定律 1.全电流定律 任意一个闭合回线上的总磁压，等于被这个 闭合回线所包围的面内穿过的全部电流的代数和， 这个规律称为全电流定律。
讲授新课
第一章 直流电机的基础知识
§1-1 电机理论基础知识 一.电机：是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换
的电磁装置。 二.电机按能量转换方式分类：
1.机械能 （直流）电能：（直流）发电机 机械能：（直流）电动机
2.（直流）电能
二、分析电机原理常用物理量及常用的基本定律 （一）常用物理量 1.磁感应强度B：描述磁场强弱和磁场方向的物理量。
（二）直流发电机工作原理（e=Blv,方向：右手定则）
n
b v a A
负 载
d v 2
c 2 B
1
无e
（二）直流发电机工作原理（e=Blv,方向：右手定则）
v e 3
1 2
e v
感应电流方向：a →b , d→c 电压： A+ B-
（二）直流发电机工作原理（e=Blv,方向：右手定则）
b a v c 1 B
整体叫换向器。换向器固定在转轴上，

且与转轴相互绝缘。（转子） 电刷——与换向器滑动接触，使旋转的电路与外界静止的电路 相连接。 （定子）
（二）直流发电机工作原理（e=Blv,方向：右手定则）
1
1 2
（二）直流发电机工作原理（e=Blv,方向：右手定则）
v e 1
1 2
e
v
感应电流方向：b →a , c →d 电压：A+ B-
的结构构成。
小结： 一、直流发电机的工作原理 二、直流电动机的工作原理
作业：
1.P11：二、（1）（2） 2.直流发电机和直流电动机的特点？
a →b , d→c 电压： A+ B-
结论： 1.电枢线圈中的电流是随时间做正负变化。
2.换向器的作用：把直流电动机两端的直流电，变成 电枢线圈中的交流电，这种作用称为逆变。
当电枢线圈旋转时，电枢线圈在导体中做切割磁感线运动， 产生感应电势（e=Blv,方向：左手定则）。因感应电势的方向 与输入电流的方向相反，称为反电动势。
e
要维持发电机状态，原动机 输入的机械转矩T机械必须克服电磁 转矩Te ，方可实现机械能转换为
1
2
T机械
f e f
Te
电能。
直流发电机工作的条件是： 1、直流电机内部需要有磁场存在 2、原动机拖动转子以n（r/min）旋转
3、机械转矩大于电磁转矩
直流发电机的特点是： 1、将输入的机械功率转换为电功率输出 2、利用换向器和电刷将电枢线圈中的交变电动势和 电流整成直流电输出
d
其中,电流的正方向与 闭合回路的正方向满足右手 定则。
H
2.电磁感应定律 电磁感应现象:当穿过闭合导体回路的磁通（不论由于 什么原因）发生变化时，在导体回路中就会产生电流。 闭合回路磁通变化的原因有两种： （1）ψ随时间变化，而闭合回路的任一部分对媒质 没有相对运动，产生感生电势。（变压器原理） （楞次定律) （2）ψ本身不随时间变化，线圈切割磁力线，产生 动生电势。 （发电机原理） (右手定则)
3、外部输入电流的方向与电枢线圈中感应电势的方
向相反。 4、电磁转矩起驱动作用
总结：
e和Te对 直流发电机 直流电动机 电机的作用 e 电源电动势 反电动势
Te
制动转矩
驱动转矩
引入下文： 这节课我们用简单的电机模型来分析电动机和
发电机的工作原理，实际生活和生产中用的电机要
比模型复杂的多，下节课我们就一起学习实际电机
3.电磁力定律 载流导体在磁场中受到力的作用。 （电动机原理）
(左手定则)
§1-2 直流电机基本工作原理一 一、直流发电机的工作原理
（一）简单模型简介：

主磁极N，S——产生静止磁场（定子） 电枢绕组——绝缘导体ab与cd构成的 线圈，安放在电枢铁芯上（转子）
1
2

换向器——电枢绕组的首段和末端分 别连到圆弧形的铜片（换向片）上， 换向片直接相互绝缘，换向片构成的
n
d v
4
A
负 载
2
无e
（二）直流发电机工作原理（e=Blv,方向：右手定则）
1 2
2 1
1 感应电流方向：
2
无e
3 感应电流方向：
4 无e
b →a , c →d 电压：A+ B-
a →b , d→c 电压： A+ B-
结论： 1.电枢线圈中的电势方向由于电枢旋转而随时间做正 负变化。
2.电刷A、B间出现了一个极性不变的电动势或电压。 3.换向器的作用：把直流发电机电枢线圈中交变的感 应电动势，变成Байду номын сангаас刷A、B两端输出的直流电动势，这 种作用称为整流。
f
Te
i
3
i 2 1
f
ba
n逆时针转向
二、直流电动机工作原理（ f=Bli,方向：左手定则）
b a
d
4
A
2 B 1
c
二、直流电动机的工作原理（f=Bli,方向：左手定则）
f i
Te Te
f i
i 1 2 f 2
i f
1
1 感应电流方向：
2
无e
3 感应电流方向：
4 无e
b →a , c →d 电压：A+ B-
3、电枢线圈中电流的方向和感应电势的方向相同。
4、电磁转矩起制动作用
二、直流电动机的工作原理（f=Bli,方向：左手定则）
f
i
Te
1
i
1
f
2
a b
f Bil
T=f.R
n逆时针转向
二、直流电动机工作原理（ f=Bli,方向：左手定则）
b a A c 2 B
d 2
1
无Te
二、直流电动机工作原理（ f=Bli,方向：左手定则）
e v
i
要维持电动机状态，外部输入
Te
电动势必须大于电枢内部切割运动
产生的感应电动势。
i 1 2 v e
直流电动机工作的条件是： 1、直流电机内部需要有磁场存在 2、将电机外部接入直流电源
3、外部输入电动势必须大于电枢内部运动感应电动势
直流电动机的特点是： 1、将输入的电功率转换为机械功率输出 2、利用换向器和电刷将外部的直流电逆变成内部电 枢线圈中的交变电动势

实际电机中，电枢上放置了许多线圈组成的电枢绕组，这些线 圈均匀分布在电枢表面，并按一定规律连接起来。实践证明，
若每极下线圈边数大于8时，电势脉动的幅值将可小于1%，基本
是一直流电势。
（多线圈）
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与 电动势方向相同的电流。同时载流导体在磁场中必然产生一个 电磁力（f=Bli,方向：左手定则），电磁力对转轴形成电磁转 矩Te，因电磁转矩与电枢旋转的方向相反，起制动作用，故称 之为制动转矩。