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1、課題：直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)作者：劉建雄單位：荊州市高級技工學(xué)校2005年7月科目：《電機(jī)與變壓器》§7—1直流電機(jī)的基本原理一、直流電機(jī)模型圖解二、直流發(fā)電機(jī)的工作原理三、直流電動機(jī)的工作原理§7—2直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)主磁極機(jī)座換向極電刷裝置電樞鐵心電樞繞組換向器定子電樞§7—1直流電機(jī)的基本原理一、直流電機(jī)模型圖解固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極；還有電刷。轉(zhuǎn)動部分有鐵心和繞在鐵心上的繞組。(其中2個小圓圈是為了方便表示該位置上的導(dǎo)體電勢或電流的方向而設(shè)置的)上圖表示一臺最簡單的兩極直流電機(jī)模型，它的固定部分（定子）上，裝設(shè)了一對直流勵磁
2、的靜止的主磁極N和S，在旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）上裝設(shè)電樞鐵心。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在電樞鐵心上放置了由A和X兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對固定不動的電刷B1和B2，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。二、直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)是機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能的電氣設(shè)備。 ????說明：?設(shè)原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子以每分轉(zhuǎn)n轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動； ????電機(jī)主磁極要有磁場。這個磁場可以是如圖示的磁鐵也可
3、以是磁極鐵心上繞有線圈，再通過直流電產(chǎn)生磁場。If稱之為勵磁電流。這種線圈稱為勵磁線圈，每個磁極上有一個，它們串聯(lián)（或并聯(lián)）起來就構(gòu)成了勵磁繞組。各線圈通過電流的方向不可出錯。在以上條件下電樞導(dǎo)體將感應(yīng)電勢，其大小與磁通密度B、導(dǎo)體的有效長度l和導(dǎo)體切割磁場速度v三者的乘積成正比，其方向用右手定則判斷。 ???注意某一根轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電勢性質(zhì)是交流電。而經(jīng)電刷輸出的電動勢確是直流電了。這便是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。直流發(fā)電機(jī)動畫演示直流發(fā)電機(jī)工作原理小結(jié)直流發(fā)電機(jī)在原動機(jī)的拖動下旋轉(zhuǎn)，電樞上的導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生交變電動勢，再通過換向器的整流作用，在電刷間獲得直流電壓輸
4、出，從而實現(xiàn)了將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能的目的。三、直流電動機(jī)的工作原理如果直流電機(jī)的兩個電刷加上直流電源，如上圖（a）所示，則有直流電流從電刷A流入，經(jīng)過線圈a→b→c→d，從電刷B流出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖（b）所示的位置，電刷A和換向片2接觸，電刷B和換向片1接觸，直流電流從電刷A流入，在線圈中的流動方向是d→c→b→a，從電刷B流出。其受到電磁力的作用方向由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。這就是直流電動機(jī)的工作原理
5、。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。 ????實用中的直流電動機(jī)轉(zhuǎn)子上的繞組也不是由一個線圈構(gòu)成，是由多個線圈連接而成，以減少電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的波動。直流電動機(jī)的工作原理動畫演示直流電動機(jī)的工作原理小結(jié)：1、將直流電通過電刷接通電樞繞組，使電樞導(dǎo)體有電流流過。2、電動機(jī)內(nèi)部有磁場存在。3、電樞電樞載流導(dǎo)體將受到電磁力f的作用f=Blia（其方向用左手定則判斷）4、所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力作用于轉(zhuǎn)子（電樞），使電樞以n轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)?！?—2直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)Z2系列直流電動機(jī)外形Z4系列直流電動機(jī)外形直流電
6、機(jī)的結(jié)構(gòu)裝配圖和結(jié)構(gòu)剖面圖直流電動機(jī)的各種主要部件圖定子主要包括：主磁極（勵磁繞組主極鐵心），換向極（繞組和鐵心），機(jī)座，端蓋和電刷裝置主磁極主磁極包括：勵磁繞組主極鐵心主磁極的作用是建立主磁場。絕大多數(shù)直流電機(jī)的主磁極不是用永久磁鐵而是由勵磁繞組通以直流電流來建立磁場。主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一端的擴(kuò)大的部分稱為極靴，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場分布，并使勵磁繞組容易固定。為了減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時由于齒槽移動引起的鐵耗，主磁極鐵心采用1～1.5mm的低碳鋼板沖壓一定形狀疊裝固定而成。主磁極上裝有勵磁繞組，整個主磁
7、極用螺桿固定在機(jī)座上。主磁極的個數(shù)一定是偶數(shù)，勵磁繞組的連接必須使得相鄰主磁極的極性按N，S極交替出現(xiàn)。機(jī)座有兩個作用，一是作為主磁極的一部分，二是作為電機(jī)的結(jié)構(gòu)框架。機(jī)座中作為磁通通路疊部分稱為磁軛。機(jī)座一般用厚鋼板彎成筒形以后焊成，或者用鑄鋼件（小型機(jī)座用鑄鐵件）制成。機(jī)座的兩端裝有端蓋。換向極是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個小磁極，由換向極鐵心和套在鐵心上的換向極繞組構(gòu)成。換向極的作用是改善直流電機(jī)的換向情況，使電機(jī)運(yùn)行時不產(chǎn)生有害的火花。換向極的個數(shù)一般與主磁極的極數(shù)相等，在功率很小的直流電機(jī)中，也有不裝或少裝換向極的。換向極繞組在使用中是和電樞繞組相串聯(lián)
8、的，要流過較大的電流，和
