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直流电机概述 直流电机是电机的主要类型之一。一台直流电机即可作为发电机使用，也可作为电动机使用，用作直流发电机可以得到直流电源，而作为直流电动机，由于其具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合，仍得到广泛使用。 一.直流电机的用途 作电源用--直流发电机，将机械能转化为直流电能； .作动力用--自流电动机，将直流电能转化为机械能； 做励磁机用一般小于10万kW即100MW的单机同步发电机要用直流发电机作为励磁机。 .信号的传递??==作为测量元件--直流测速发电机，将机械信号转换为电信号 ??==作为执行元件--直流伺服电动机，将控制信号转换为机械信号。 二.直流电机的优缺点 直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小。 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机过载能力较强，热动和制动转矩较大。 ☆由于存在换向器，其制造复杂，价格较高。 §1.1直流电机的工作原理 一.直流电机的物理模型图解释 这是分析直流电机的物理模型图。 其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的)????上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。 二.直流发电机的工作原理 直流发电机的原理图 直流发电机是机械能转换为直流电能的电气设备。????如何转换？分以下步骤说明： 设原动机拖动转子以每分转n转转动；????电机内部的固定部分要有磁场。这个磁场可以是如图示的磁铁也可以是磁极铁心上绕套线圈，再通过直流电产生磁场。其中 If 称之为励磁电流。这种线圈每个磁极上有一个，也就是，电机有几个磁极就有几个励磁线圈，这几个线圈串联（或并联）起来就构成了励磁绕组。这里要注意各线圈通过电流的方向不可出错。在以上条件下环外导体将感应电势，其大小与磁通密度 B 、导体的有效长度 l 和导体切割磁场速度 v 三者的乘积成正比，其方向用右手定则判断。????但是要注意某一根转子导体的电势性质是交流电。而经电刷输出的电动势确是直流电了。这便是直流发电机的工作原理。 动画演示 三.直流电动机的工作原理 对上一页所示的直流电机，如果去掉原动机，并给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。如果转子转到如上图（b）所示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。???? 此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。???? 实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成，同样是由多个线圈连接而成，以减少电动机电磁转矩的波动，绕组形式同发电机。 动画演示 将直流电动机的工作原理归结如下： 将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。 电机内部有磁场存在。 载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 的作用 f=Blia （左手定则） 所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖动机械负载。 四.归纳 1.所有的直流电机的电枢绕组总是自成闭路。 2.电枢绕组的支路数（2a）永远是成对出现，这是由于磁极数(2p)是一个偶数.?????注：a－支路对数????????? ???? p－极对数 3 .为了得到最大的直流电势，电刷总是与位于几何中线上的导体相接触。 为什么要将电刷与q轴上的导体相接触，才能得到最大的直流电势？ 可由左图解释，设电刷A，B分别移到A‘，B’位置。????则电刷A‘与电刷B’构成的左支路或右支路中的总电势大小确是大大减小了。????此图中虽然两个支路的感应电势对称，但对于7号和1号导体电势为0，而6号和8号，12号和2号的电势