直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
| 直流電機(jī)的工作原理： | |
| 直流電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，電樞由原動機(jī)驅(qū)動而在磁場中旋轉(zhuǎn)，在電樞線圈的兩根有效邊 中便感應(yīng)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(dāng)它轉(zhuǎn)到S極下時是另一個方向。 電刷和換向器的作用在于將發(fā)電機(jī)電樞繞組內(nèi)的交流電動勢變換成電刷之間的極性不變的電動勢。當(dāng)電刷之間接有負(fù)載時， 在電動勢的作用下就在電路中產(chǎn)生一定方向的電流。 負(fù)載電流在旋轉(zhuǎn)繞組上產(chǎn)生負(fù)載轉(zhuǎn)矩，方向與驅(qū)動轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動。 當(dāng)電樞在磁場中轉(zhuǎn)動時，線圈中也要產(chǎn)生感應(yīng)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(fā)電機(jī)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(fù)極，則線圈中有電流流過。當(dāng)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?yàn)閍→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(dǎo)線中的電流，單位為安（A）。根據(jù)左手定則知，兩個F的方向相反，如圖所示，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使線圈逆時針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)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?yōu)閐→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(zhuǎn)矩方向都不變。 |
| 直流電動機(jī)原理圖 | |
| 直流電機(jī)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(zhuǎn)速（r／min）； Ke——與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。 | |
| 直流電機(jī)電樞繞組中的電流與磁通有相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩。 | |
| T=KtΦIa | |
| 式中， T——電磁轉(zhuǎn)矩（Nm）； Φ——一對磁極的磁通（Wb）； Ia——電樞電流（A）； Kt——與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，Kt＝9.55Ke。 | |
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