直流电机的基本结构和工作原理.

当原动机驱动电机 转子逆时针旋转时同， 线圈abcd将感应电动势。 如右图，导体ab在N极下， a点高电位，b点低电位； 导体cd在S极下，c点高 电位，d点低电位；电刷 A极性为正，电刷B极性 为负。
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。 与电刷A接触的导体总是位于N 极下，与电刷B接触的导体总是位 于S极下,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。 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。
第二节距 y2 ：连至同一换向片上的两个元件中第一个元件的下 层边与第二个元件的上层边间的距离。 合成节距 y ：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。 单叠绕组 单波绕组
y y1 Leabharlann Baidu y2 y y1 y2
换向节距 yk ：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。
二、直流电机电枢绕组的基本形式
第一章
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，从应用角度分析直流发电机的运行特性和直流 电动机的工作特性。 第一节 直流电机的工作原理与结构 第二节 直流电机铭牌数据及主要系列 第三节 直流电机的电枢绕组 第四节 直流电机的磁场 第五节 直流电机的电磁转矩和电枢电动势的计算 第六节 直流电机的换向 第七节 直流发电机 第八节 直流电动机
（二）直流电动机工作原理 直流电动机是将电能转变 在磁场作用下，N极性下导体 成机械能的旋转机械。 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 把电刷A、B接到直流电源上， 电刷A接正极，电刷B接负极。此 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 时电枢线圈中将电流流过。 转子逆时针方向旋转。
在额定电压、额定电流下，运 行于额定功率时对应的转速。 电机铭牌上还标有其它数 据，如励磁电压、出厂日 期、出厂编号等。
额定励磁电流 I fN
对应于额定电压、额定电流、额 定转速及额定功率时的励磁电流
电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定 状态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大 于额定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长 期过载运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或 额定状态附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。
第一节
直流电机的工作原理与结构
一、直流电机的主要结构
主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成 换向磁极：改善换向。 定子 电刷装置：与换向片配合,完成直流与交流的互换
机座和端盖：起支撑和固定作用。
电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。 电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。 换向器：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换 转轴 轴承
（一） 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 y yk 1 。 节距均为1,即：
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。
与直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈， 磁极也并非一对。
直流电 动机的 工作原 理示意 图:
第二节
直流电机的铭牌数据及主要系列
一、直流电机的铭牌数据
指轴上输出 电动机 指电刷间输出的 发电机 额定条件下电机 的机械功率 额定电功率 所能提供的功率
额定功率 PN
额定电压 UN
在额定工况下，电机 出线端的平均电压
额定电流 IN
额定转速 nN
在额定电压下，运行于 额定功率时对应的电流
发电机：是指输出额定电压； 电动机：是指输入额定电压。
第三节
直流电机的电枢绕组
一、直流电机电枢绕组的一般介绍
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。 极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用 D t= 2p
表示。
叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前 一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。 波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串 联起来，象波浪式的前进。 第一节距 y1 ：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。
（三）直流电机的可逆原理 从上述直流电机的工作原理来看，一台直流电机若在电刷 两端加上直流电压，输入电能，即可拖动生产机械，将电能变为 机械能而成为电动机；反之若用原动机带动电枢旋转，输入机械 能，就可在电刷两端得到一个直流电动势作为电源，将机械能变 为电能而成为发电机。 一台电机既可作为发电机运行，又可作为电动机运行，这 就是直流电机的可逆原理。
转子
二、直流电机的工作原理
（一）直流发电机工作原理 直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。 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。
二、直流电机系列
所谓系列电机就是在应用范围、结构形式、性能水平和生产 工艺等方面有共同性，功率按一定比例递增，并成批生产的一系 列电机。我国目前生产的直流电机的主要系列有： Z3系列 ZF和ZD系列 ZZJ系列 此外还有ZQ直流牵引电动机系列及Z-H和ZF-H船用电动机和 发电机系列等。 为一般用途的小型直流电机系列。 为一般用途的中型直流电机系列。 为起重、冶金用直流电动机系列。