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直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

瀏覽次數(shù):6198發(fā)布日期:2009-04-23

直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

直流電機的工作原理:
  直流電機作為發(fā)電機運行時,電樞由原動機驅(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,兩邊中的電流方向為a→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。
直流電動機原理圖
直流電機的電動勢:
        E=KeΦ
  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——與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。
  直流電機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——與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù),Kt=9.55Ke。

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