直流電機的基本結構和工作原理

瀏覽次數：6091發布日期：2009-04-23

直流電機的基本結構和工作原理

直流電機的工作原理：
直流電機作為發電機運行時，電樞由原動機驅動而在磁場中旋轉，在電樞線圈的兩根有效邊中便感應出電動勢e。顯然，每一有效邊中的電動勢是交變的，即在N極下是一個方向，當它轉到S極下時是另一個方向。電刷和換向器的作用在于將發電機電樞繞組內的交流電動勢變換成電刷之間的極性不變的電動勢。當電刷之間接有負載時，在電動勢的作用下就在電路中產生一定方向的電流。　　負載電流在旋轉繞組上產生負載轉矩，方向與驅動轉矩相反。
電流方向：
N極下的有效邊中的電流總是一個方向，而S極下的有效邊中的電流總是另一個方向，這樣才能使兩個邊上受到的電磁力的方向一致，電樞因而轉動。　　當電樞在磁場中轉動時，線圈中也要產生感應電動勢e，這個電動勢的方向（由右手定則確定）與電流或外加電壓的方向總是相反，所以稱為反電勢，它與發電機中電動勢的作用是不同的。
	如上圖所示，若在A、B之間外加一個直流電壓，A接電源正極，B接負極，則線圈中有電流流過。當線圈處于圖所示位置時，有效邊ab在N極下，cd在S極上，兩邊中的電流方向為a→b，c→d。由安培定律可知，ab邊和cd邊所受的電磁力為：　　　　　　F＝BLI 　　式中，I為導線中的電流，單位為安（A）。根據左手定則知，兩個F的方向相反，如圖所示，形成電磁轉矩，驅使線圈逆時針方向旋轉。當線圈轉過180°時，cd邊處于N極下，ab邊處于S極上。由于換向器的作用，使兩有效邊中電流的方向與原來相反，變為d→c、b→a，這就使得兩極面下的有效邊中電流的方面保持不變，因而其受力方向，電磁轉矩方向都不變。
直流電動機原理圖
直流電機的電動勢：
E=KeΦｎ
式中， E——電動勢（V）； Φ——一對磁極的磁通（Wb）；ｎ——電樞轉速（r／min）； Ke——與電機結構有關的常數。
直流電機電樞繞組中的電流與磁通有相互作用，產生電磁力和電磁轉矩。
T=KtΦIa
式中， T——電磁轉矩（Nm）； Φ——一對磁極的磁通（Wb）； Ia——電樞電流（A）； Kt——與電機結構有關的常數，Kt＝9.55Ke。

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