第三章直流电机的工作原理及特性3.1

第三章直流电机的工作原理及特性2023/2/32电机的分类：2023/2/33直流电机直流发电机——将机械能转化为电能。直流电动机——将电能转化为机械能。直流电机——

工作电压或输出的电压为直流；以导体在磁场中运动产生感应电动势和载流导体在磁场中受力为基础来实现机电能量转换的。2023/2/342023/2/35直流电机结构图3.1.1直流电机的基本结构3.1直流电机的基本结构和工作原理2023/2/36定子的结构

主磁极

机座固定主磁极、换向极、端盖等；——机械强度和刚度。是电机磁路的一部分；——良好的导磁性能、足够的导磁面积。1—固定主磁极的螺钉

2—主磁极铁心

3—励磁绕组主磁极主磁极铁心励磁绕组——产生主磁场。铁心包括极身和极掌两部分。2023/2/37

换向极1—换向极铁心2—换向极绕组换向极铁心绕组——用来改善电流的换向性能。2023/2/38

电刷装置1—电刷；2—刷握；3—弹簧压板；4—座圈；5—刷杆电刷装置电刷电刷座固定在机座上，其电刷与换向器配合保持滑动接触，以便将电枢和外电路接通。2023/2/39

电枢铁心

电枢铁心是主磁通磁路的一部分，其外圆周开槽，用来嵌放电枢绕组。电枢铁心钢片转子的结构2023/2/310电枢绕组

电枢绕组

电枢绕组是直流电机产生感应电动势、通过电枢电流、实现机电能量转换的关键。通常用绝缘导线绕成的线圈，按一定规律连接而成。2023/2/311

换向器

换向器是由很多彼此绝缘的钢片组合而成，每个换向片都与电枢绕组连接。换向器与转轴固定在一起。换向器2023/2/312定子（静止部分）主要是由定子铁心（主磁极铁心）和绕在上面的励磁绕组两部分组成。产生磁场和构成磁路,并作为电机机械支撑。包括机座、主磁极、换向极和电刷装置。转子（电枢）（旋转部分）主要是由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。产生感应电势、电流、电磁转矩，实现机电能量的转换。包括电枢铁心、电枢绕组、换向器。从直流电机组成结构和工作原理来看，2023/2/3133.1.2直流电机的基本工作原理直流发电机的工作原理（a）（b）2023/2/314直流发电机的工作原理动画2023/2/3151abcd直流电动机的工作原理2(a)(b)2023/2/316直流电动机的工作原理动画2023/2/317电势方程式

根据电磁学原理，两电刷间的感应电动势为:式中：E——感应电动势（V）；

Φ——对磁极的磁通（Wb）；

n——电枢转速（r/min）；

Ke——与电机结构有关的常数。2023/2/318

在电动机中，电动势的方向总是与电流的方向相反，被称为反电动势。

在发电机中，电动势的方向总是与电流的方向相同，被称为电源电动势。即发电机的电势为负载电压（发电机端电压）和电枢电阻压降所平衡；即电动机的外加电枢电压为电枢的反电势和电阻压降所平衡。电压平衡方程式2023/2/319转矩方程式

电枢绕组中的电流和磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，其大小可用如下公式表示：式中：TM——电磁转矩（N·m）；

Φ——对磁极的磁通（Wb）；

Ia——电枢电流（A）；

Kt——与电机结构有关的常数，Kt

=9.55Ke2023/2/320

在发电机中，电磁转矩是阻转矩，它与方向n相反。因此，在电机等速转动时，原动机的转矩T1必须与发电机的电磁转矩TM及空载损耗转矩T0相平衡。

在电动机中，电磁转矩是拖动转矩，方向与n相同。因此，电动机的电磁转矩TM必须与机械负载转矩TL及空载损耗转矩T0相平衡。T1

=TM+T0TM=TL+T02023/2/321电机运行方式E与I的方向E的作用TM的性质转矩之间的关系发电机相同电源电动势阻转矩T1=TM+T0电动机相反反电动势驱动转矩TM=TL+T0电机在不同运行方式下，E和T的作用练习：1.一台他励直流电动机所拖动的负载转矩T

L=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？为什么？这时拖动系统中哪些量必然要发生变化？