直流电机的工作原理与结构

1、班级：电气13-1班姓名：菅英君学号：20131611一、直流电机的主要结构一、直流电机的主要结构定子定子转子主磁极主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成换向磁极换向磁极：改善换向。：改善换向。电刷装置电刷装置：与换向片配合：与换向片配合, ,完成直流与交流的互换完成直流与交流的互换机座和端盖机座和端盖：起支撑和固定作用。：起支撑和固定作用。电枢铁心电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。：主磁路的一部分，放置电枢绕组。电枢绕组电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。换向器换向器：与电刷装置配合：与

2、电刷装置配合, ,完成直流与交流的互换完成直流与交流的互换转轴转轴轴承轴承NSNS 直流电机由定直流电机由定子子(磁极磁极)、转子、转子(电枢电枢)和机座等和机座等部分构成。部分构成。 由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。由永久磁铁做成。由永久磁铁做成。磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，磁极上绕线圈，线圈中通过直流电， 形成电磁铁。形成电磁铁。磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。二、直流电机的工作原理二、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右图

3、为直流发电机的物理模型，型，N N、S S为定子磁极，为定子磁极，abcdabcd是固是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，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。线圈的首末端转子或电枢。线圈的首末端a a、d d连接到两个相互绝缘并可随线圈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。向片上固定不动的电刷进行的。 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

4、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当原动机驱动电机转子逆时针旋转180180度度 后，如右图后，如右图。 导体导体abab在在S S极下，极下，a a点低电位，点低电位，b b点高电位；点高电位；导体导体cdcd在在N N极下，极下，c c点低电位，点低电位，d d点高电位；电点高电位；电刷刷A A极性仍为正，电刷极性仍为正，电刷B B极性仍为负。极性仍为负。 与电刷与电刷A A接触的导体总是位于接触的导体总是位于N N极下，与电极下，与电刷刷B B接触的导体总是位于接触的导体总是位于S S极下极下, ,电刷电刷A

5、A的极性的极性总是正的，电刷总是正的，电刷B B的极性总是负的，在电刷的极性总是负的，在电刷A A、B B两端可获得直流电动势。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 N、S S极极交替旋转多对。交替旋转多对。（二）直流电动机工作原理二）直流电动机工作原理 直流电动机直流电动机是将电能转变成机械能是将电能转变成机械能的旋转机械。的

6、旋转机械。 把电刷把电刷A A、B B接到直流电源上，电刷接到直流电源上，电刷A A接接正极，电刷正极，电刷B B接负极。此时电枢线圈中将电接负极。此时电枢线圈中将电流流过。流流过。 在磁场作用下，在磁场作用下，N N极性下导体极性下导体abab受力方向受力方向从右向左，从右向左，S S 极下导体极下导体cdcd受力方向从左向右。受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。旋转。 当电枢旋转到右图所示位置时当电枢旋转到右图所示位置时 原原N N极性下导体极性下导体

7、abab转到转到S S极下，受力方向极下，受力方向从左向右，原从左向右，原S S 极下导体极下导体cdcd转到转到N N极下，受极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向力方向从右向左。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。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。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:（三）直流电机的可逆原理（三）直流电机的可逆原理 一台电机既可作为发电机运行，又可作为

8、电动机运行，这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。就是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，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。能而成为发电机。 电机运行

9、时，所有物理量与额定值相同电机运行时，所有物理量与额定值相同电机运行于额定状态。电机的运行电电机运行于额定状态。电机的运行电流小于额定电流流小于额定电流欠载运行；运行电流大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。或额定状态附近，此时电机的运行效率、工作性能等比较好。二、直流电机系列二、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

10、艺等方面有共同性，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：列有：Z3系列系列为一般用途的小型直流电机系列。为一般用途的小型直流电机系列。ZF和和ZD系列系列为一般用途的中型直流电机系列。为一般用途的中型直流电机系列。ZZJ系列系列为起重、冶金用直流电动机系列为起重、冶金用直流电动机系列。 此外还有此外还有ZQZQ直流牵引电动机系列及直流牵引电动机系列及Z-HZ-H和和ZF-HZF-H船用电动机和发电机系列等。船用电动机和发电机系列等。一、直流电机的铭牌数据额定条件下电机所能额定条件下电机所能提供的功率提供的功率NP额定功率额定功率指电刷间输出的额定指电刷间输出的额定电功率电功率发电机发电机指轴上输出的机指轴上输出的机械功率械功率电动机电动机发电机：是指输出额定电压；发电机：是指输出额定电压；电动机：是指输入额定电压。电动机：是指输入额定电压。在额定工况下，电机出线端在额定工况下，电机出线端的平均电压的平均电压NU额定电压额定电压在额定电压下，运行于额定功在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流率时对应的电流NI额额定定电电流流在额定电压、额定电流下，运行于额定功在额定