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中級(jí)會(huì)員 | 第15年

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直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

時(shí)間：2009/4/23閱讀：5740
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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(shí)，電樞由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，在電樞線圈的兩根有效邊 中便感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e。顯然，每一有效邊中的電動(dòng)勢(shì)是交變的，即在N極下是一個(gè)方向，當(dāng)它轉(zhuǎn)到S極下時(shí)是另一個(gè)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(dòng)勢(shì)變換成電刷之間的極性不變的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電刷之間接有負(fù)載時(shí)， 在電動(dòng)勢(shì)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(dòng)轉(zhuǎn)矩相反。 　
電流方向：
　　N極下的有效邊中的電流總是一個(gè)方向，而S極下的有效邊中的電 流總是另一個(gè)方向，這樣才能使兩個(gè)邊上受到的電磁力的方向一致，電樞因而轉(zhuǎn)動(dòng)。
　　當(dāng)電樞在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中也要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)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(shì)，它與發(fā)電機(jī)中電動(dòng)勢(shì)的作用是不同的。
　　如上圖所示，若在A、B之間外加一個(gè)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(shí)，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(gè)F的方向相反，如圖所示，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使線圈逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過180°時(shí)，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(dòng)機(jī)原理圖
直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)：
　　　　　　　　E=KeΦｎ
　　式中， E——電動(dòng)勢(shì)（V）； Φ——一對(duì)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(duì)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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