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直流电机工作原理

1、直流电机是如何转动的

直流电机是根据电磁力定律工作的，利用通电导体在磁场中受电磁力的作用而旋转的，其转动过程如图5-9所示。

电刷A、B接上直流电源，电流从正电刷B流入，由负电刷A流出，在图5-9所示瞬时，线圈中电流方向为d→a。根据电磁力定律，用左手定则可判断电枢线圈将受到顺时针方向的转矩作用，该转矩称为电磁转矩。当电枢转过半周时，线圈有效边dc处于N极下，ab处于S极下，但在线圈中流过的电流方向也改变了，从a→d。所以，由左手定则可知，线圈仍然受到顺时针方向电磁转矩作用。电枢始终保持同一旋转方向。

直流电动机的电枢实际上是由许多线圈组成的，这些线圈产生的电磁转矩不但驱动电枢旋转，还可带动转轴上的机械负载。

2、直流电机工作原理

从直流电机直流电源引入来看，共有直流电源正极两路、负极一路引入电机接线盒内。其中一路正极电源接入电机定子绕组中，另一路正极电源接入电枢绕组中，两路正极电源共用一路负极电源，从而构成定子绕组通路和电枢绕组通路。当直流电机启动开关合上时，在

                   图5-9 直流电动机工作原理图

定子绕组上将产生一个固定的永磁铁性质的N、S两极的主磁极磁场。由于电枢绕组是由多条支路所构成，且每条支路通过换向器、电刷构成通路。当另一路直流电源经电刷、换向器引入电枢绕组中，由左手定则可判断，此时电枢绕组受一驱动电磁力矩的作用，使电机转子旋转，在电机转子旋转时，电枢绕组切割主极磁场，在电枢绕组中将产生一交变电枢电动势，从而感应电流，建立电枢磁动势, 从而在气隙中电枢磁动势对主极磁场起到去磁作用，使气隙削弱，为维持气隙磁场不变，主极磁场将加大激磁电流来维持气隙磁场，从而使电机电流加大，直到电机稳定运行，这种电枢反应才达到平衡。这就是我们所看到的，在起动电机时，电流表的指示在不断的升高，直到起动正常后，电流表的指示才稳定不动。

在直流电机电枢绕组每条支路旋转90°时，每条支路上下两边中流过的直流电流要发生一次交变（其性质相当于交流电），此交变电流就是靠换向器的作用，使电刷正负两端流入、流出的电流极性始终保持不变，从而起到将电枢绕组内部的交流电动势转换为电刷间的直流电动势。

直流电机运行时最重要的一个问题是换向问题，即当电枢旋转时，组成电枢绕组每条支路的绕组元件，在依次循环地轮换，即绕组元件从一条支路经过电刷时被短路，随后将转入另一支路。由于被电刷分割的相邻支路中绕组元件的电流方向是相反的，因此在绕组元件由一条支路经电刷短路后转入另一条支路的短暂过程中，绕组元件里的电流就要改变一次方向，被电刷短路的绕组元件内电流改变方向的过程称之换向。从一条支路转入另一条支路而被电刷短路的绕组元件称为换向元件。由于换向元件换向周期短，同时由于换向元件自感和互感的影响，必然在换向元件中产生一电抗电动势及电枢反应电动势，此两电动势将阻碍换向元件中的电流变化，从而在换向元件和电刷间产生一换向火花。如不能及时消除此换向火花，将有威胁电机安全运行及烧毁电机的危险。

因此必须采取措施，消除换向火花，通常在直流电动机上装设换向极，就是用来改善换向时换向电流的影响。换向极一般装设在主磁极之间的几何中心线上，且与电枢绕组串联，极性相反的连接，使得换向极磁场的大小与电枢电流的大小成正比，并在换向区域内建立与电枢反应电动势和电抗电动势方向相反的换向磁场，从而在换向元件中产生换向电动势来抵消电抗电动势和电枢电动势，从而减小或削弱电机工作时换向器表面上的火花，保证电机安全可靠的运行。

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