【正文】 第 1章 直流電機(jī) ?167。 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu) ?167。 直流電機(jī)的電樞繞組簡介 ?167。 直流電機(jī)的電樞反應(yīng) ?167。 直流電動機(jī)的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩 ?167。 直流電動機(jī)的換向 ?167。 直流發(fā)電機(jī) ?167。 直流電動機(jī) 167。 167。 直流電機(jī)的基本工作原理 167。 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu) 167。 名牌數(shù)據(jù)及主要系列 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)的工作原理 一、直流發(fā)電機(jī)工作原理 直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼? 感應(yīng)電動勢的方向按 右手定則 確定（磁感線指向手心，大拇指指向?qū)w運動方向，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向。） 圖 直流發(fā)電機(jī)原理模型 abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體是直流電機(jī)可轉(zhuǎn)動部分，稱為電機(jī)轉(zhuǎn)子 (電樞）。 線圈的首末端 ab連接到兩個相互絕緣并可隨線圈一同轉(zhuǎn)動的導(dǎo)電片上，該導(dǎo)電片稱為換向片。 在定子與轉(zhuǎn)子間有間隙存在，稱為 空氣隙，簡稱氣隙。 當(dāng)轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)速逆時針旋轉(zhuǎn)時， 根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，在線圈 abcd中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 xe B lv?? 在圖 ，應(yīng)用右手定則， 導(dǎo)體 ab在 N極下，感應(yīng)電動勢的 極性為 a點高， b點低；導(dǎo)體 cd在 S極下，感應(yīng)電動勢的極性為 c點 高， b點低 ,電刷 A的極性為正， 電刷 B的極性為負(fù)。 當(dāng)線圈逆時針方向旋轉(zhuǎn) 180176。 時，這時導(dǎo)體 c d 位于 N 極下，導(dǎo)體 a b 位于 S 極下，各導(dǎo)體中電動勢都分別改變了方向。極性為 a點低， b點高電位， cd在 N極下，感應(yīng)電動勢的極性為 c點地電位， d高電位，雖然導(dǎo)體中的 感應(yīng)電動勢方向已改變， 但由于原來與電刷 A接觸 的換向片已經(jīng)與電刷 B接 觸，而與電刷 B接觸的換 向片同時換到與電刷 A接 觸，因此電刷 A的極性仍為 正，電刷 B的極性仍為負(fù)。 圖 直流發(fā)電機(jī)原理模型 從圖看出，和電刷 A接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于 N極下，同樣，和電刷 B接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于 S 極下。 因此，電刷 A始終有正極性，電刷 B始終有負(fù)極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢。如果電樞上線圈數(shù)增多，并按照一定的規(guī)律把它們連接起來，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。 這就是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。 二、直流電動機(jī)的工作原理 把電刷 A、 B接到一直流電源上，電刷 A接電源的正極，電刷 B接電源的負(fù)極 根據(jù)左手定則，導(dǎo)體每邊所受電磁力的大小為： 圖 直流電動機(jī)的原理模型 xf B lI? 導(dǎo)體受力的方向用 左手定則 確定。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉(zhuǎn)動。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩（例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負(fù)載轉(zhuǎn)矩），電樞就能按逆時針方向旋轉(zhuǎn)起來。 當(dāng)電樞轉(zhuǎn)了 180176。 后，導(dǎo)體 cd轉(zhuǎn)到 N極下，導(dǎo)體 ab轉(zhuǎn)到S極下時，由于直流電源供給的電流方向不變，仍從電刷 A流入，經(jīng)導(dǎo)體 cd 、 ab 后，從電刷B流出。這時導(dǎo)體 cd 受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?，?dǎo)體 ab 受力方向是從左向右，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時針方向。 圖 直流電動機(jī)原理模型 因此，電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動，由于換向器配合電刷對電流的換向作用，直流電流交替地由導(dǎo)體 ab和 cd 流入，使線圈邊只要處于N 極下，其中通過電流的方向總是由電刷 A 流入的方向，而在 S 極下時，總是從電刷 B流出的方向。這就保證了每個極下線圈邊中的電流始終是一個方向，從而形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動機(jī)的工作原理。 167。 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)的工作原理僅僅揭示了如何利用基本電磁規(guī)律以 實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的道理，但是要將其付諸應(yīng)用，直流電機(jī)必 須具有能滿足電磁和機(jī)械兩方面要求的合理的結(jié)構(gòu)型式。直流 電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式是多種多樣的。 基本結(jié)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）和靜止部分（定子） 圖 小型直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)剖面圖 1— 換向器； 2— 電刷裝置； 3— 機(jī)座； 4— 主磁極； 5— 換向極； 6— 端蓋； 7— 風(fēng)扇； 8— 電樞繞組； 9— 電樞鐵心 一、定子部分 直流電機(jī)定子部分主要由主磁極、換向極、機(jī)座和電刷裝置等組成。 圖 直流電機(jī)的主磁極 1— 主極鐵心； 2— 勵磁繞組； 3— 機(jī)座； 4— 電樞 ? 主磁極的作用是產(chǎn)生恒定、有一定空間分布形狀的氣隙磁通密度。由主磁極鐵心和勵磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心分為極身和極靴，極靴的作用是使氣隙磁通密度的空間分布均勻并減小氣隙磁阻，也對勵磁繞組起支撐作用。鐵心用 低碳鋼做成。 ? 機(jī)座包括整體機(jī)座和疊片機(jī)座。整體機(jī)座是用導(dǎo)磁體做成，能起導(dǎo)磁和支撐作用。機(jī)座是主磁路的一部分，稱為定子鐵。疊片機(jī)座是用薄鋼板沖片疊壓成定子鐵軛，再把釘子鐵軛固定在一個專起支撐作用的機(jī)座里，這樣定子鐵軛和機(jī)座是分開的，機(jī)座只起支撐作用，疊片機(jī)座主要用于主磁通變化快，調(diào)速范圍較高的場合。 ? 換向極又稱附加極，其主要作用是改善直流電機(jī)的換向。一般用整塊鋼板制成，在其上放置換向極繞組，換向極安裝在相鄰的兩主磁極之間。 ? 電刷裝置是直流電機(jī)的重要組成部分。通過該裝置把電機(jī)電樞中的電流與外部靜止電路相連或把外部電源與電機(jī)電樞相連。電刷裝置與換向片一起完成機(jī)械整流，把電樞中的交變電流變成電刷上的直流或把外部電路中的直流變換為電樞中的交流。 ? 電機(jī)中的端蓋主要起支撐作用。端蓋固定于機(jī)座上，其上放置軸承支撐直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使直流電機(jī)能旋轉(zhuǎn)。 二、轉(zhuǎn)子部分 直流電機(jī)轉(zhuǎn)子部分主要由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。 圖 直流電機(jī)的電樞 1— 轉(zhuǎn)軸； 2— 軸承； 3— 換向器； 4— 電樞鐵心； 5— 電樞繞組； 6— 風(fēng)扇； 7— 軸承 ? 電樞鐵心是主磁路的一部分，同時對放置在其上的電樞繞組起支撐作用。為減少磁滯損耗和渦流損耗，通常用，為減小損耗而在硅鋼片的兩側(cè)涂絕緣漆，為放置繞組而在硅鋼片上沖出轉(zhuǎn)子槽。沖制好的硅鋼片疊裝成電樞鐵心。 ? 電樞繞組是直流電機(jī)的重要組成部分。繞組由帶絕緣的導(dǎo)體繞制而成，小型電機(jī)采用銅導(dǎo)線，大中型采用成型線圈。電機(jī)中每一個線圈稱為一個元件，多個元件有規(guī)律連接起來形成電樞繞組。繞制好的繞組或成型繞組放置在電樞鐵心上的槽內(nèi)，放置在鐵心槽內(nèi)的直線部分在電機(jī)運行時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，稱為元件的有效部分；在電樞槽兩端把有效部分連接起來的部分稱為端接部分，端接部分僅起連接作用，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 ? 換向器又稱為整流子，對于發(fā)電機(jī)，換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動勢轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妱觿菹蛲獠枯敵鲋绷麟妷?；對于電動機(jī)，它是把外界供給的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)槔@組中的交變電流以使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。 ? 換向器采用導(dǎo)電性能好、硬度大、耐磨性能好的紫銅或銅合金制成。換向片的底部做成燕尾形狀，換向片的燕尾部分嵌在含云母絕緣的 V形鋼環(huán)內(nèi)，拼成圓筒套入剛套筒上，相鄰的兩換向片間為 ，最后用螺旋壓圈壓緊。 167。 名牌數(shù)據(jù)及主要系列 每臺直流電機(jī)的機(jī)座外表面上都釘有一塊所謂銘牌，上面標(biāo)注著一些叫做額定值的銘牌數(shù)據(jù)，它是正確選擇和合理使用電機(jī)的依據(jù)。 (1)額定功率 （ 2）額定電壓 （ 3）額定電流 （ 4）額定轉(zhuǎn)速 （ 5）勵磁方式和 額定勵磁電流 有些物理量雖然不標(biāo)在銘牌上，但它們也是額定值，例如在額定運行狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩、效率分別稱為額定轉(zhuǎn)矩、額定效率等。 NNNNNNNIUPIUP???fNNNNInIU 直流電機(jī)運行時，若各個物理量都與它的額定值一樣，就稱為 額定運行狀態(tài) 或額定工況。在額定狀態(tài)下，電機(jī)能可靠地工作，并具有良好的性能。 但實際應(yīng)用中，電機(jī)不總是運行在額定狀態(tài)。如果流過電機(jī)