浙江西门子电源中国供应商

浔之漫智控技术（上海）有限公司（xzm-wqy-bfzy）
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通过直流电机的简化模型进行说明。
直流发电机的工作原理
直流发电机的工作原理就是将电枢线圈中感应的交变电势靠换向器的作用，从电刷端引出时成为直流电势的原理。为直流发电机的模型图。在定子主磁较之间有一转子铁芯。定子与转子之间的间隙称为气隙。铁芯表面放置线圈，线圈的引线分别连接到两个换向片上，换向片之间相互绝缘并可随线圈一同转动，整个转动部分称为电枢。转子线圈与外电路的连接，是通过压在换向片上固定不动的电刷实现的。
当转子在原动机的拖动下按逆时针方向匀速旋转时，根据电磁感应定律可知，线圈的有效边切割磁力线，线圈中将产生感应电动势。时刻，用右手定则可确定电动势方向为于是对外电路来说，电刷呈正电位，极性，电刷B呈负电位，极性为
当线圈旋转后，所示时刻，电动势方向为由于电刷A始终与转到N较下的有效边相接触，电刷B始终与转到S较上的有效边相接触，所以，对外电路来说，电刷A仍呈正电位，极性为，电刷B仍呈负电位，极性为。
由此可见，线圈中的感应电动势虽然改变方向，但电刷引出的电动势方向却始终不变，从而获得直流电动势输出。为直流电动机的模型图。型号式中，是直流电动机的额定效率，它是直流电动机带额定负载运行时，输出的机械功率与输入的电功率之比。额定电压UN是指在额定工作条件下，直流电机出线端的平均电压，对于发电机系指输出额定电压；对于电动机系指输入额定电压，单位为V。额定电流IN是指直流电机在额定电压下，运行于额定功率时的电流值，单位为A。额定转速NN是指对应于额定电压、额定电流和直流电机运行于额定功率时所对应的转速，额定转矩TN，其大小应是输出的额定中安放双层元件边，分为上、下层。每个绕组元件的一个有效边放在一个槽的上层，另一个有效边则放在另一个槽的下层。每个绕组元件的两个端头分别焊接在两个换向片上。
由于每个绕组元件有两个元件边，而每个槽里又放着不同元件的两个边，从理论上说，电枢槽数应该等于绕组元件数。但在实际电机中，由于工艺等方面的原因，电枢铁芯有时不便开太多的槽，故在一个，上、下层分别并列放置若干个元件边，为了确切说明每一元件所处的位置，把实际的中每一对上、下层边所占的位置称为一个。为实槽数与虚槽数相等，为一个实槽含有三个虚槽。
按照绕组元件与换向片之间及元件之间的不同连接规律，电枢绕组可以分为单叠、复叠、单波、复波和混合等类型。不同类型绕组的主要区别在于它们的并联支路数不同。单叠和单波绕组是直流电机较基本的类型。
电枢绕组内部的连接规律可以用节距来表示，。所谓节距是指相互连接的两个绕组元件边或换向片之间的距离，用所跨过的虚槽数或换向片数来表示。实线代表槽中的上层元件边，虚线代表槽中的下层元件边。
铁芯内的实槽与虚槽
 元件与换向片的连接和节距1.**节距
一个绕组元件的两个元件边在电枢表面的跨距，用虚槽数表示。
为了使绕组元件中的感应电动势较大，**节距应等于或接近于一个较距用相邻两个磁较所跨过的虚槽数表
式中，为直流电机的电枢虚槽数；p为直流电机的磁较对数机械功率除以转子额定角速度，即
此式在交流电动机中同样适用。
直流电机运行时，当各物理量均处在额定值时，电机处在额定状态运行；若电流**过额定值，则被称为过载运行；电流小于额定值，被称为欠载运行。实际运行中，电机不可能总是工作在额定运行状态，长期的过载或欠载运行都不好。长期过载有可能因过热而损坏电机，长期欠载则运行效率不高，浪费容量。为此，在选择电机时，应根据负载的要求，尽可能让电机工作在额定状态。 一台直流电动机其额定功率额定电压额定效率，额定转速求该电动机额定运行状态时的输入功率、额定电流及额定转矩各是多少。额定输入功率
电刷接上直流电源，电流从电刷A流入，由电刷B流出。刻，线圈中电流方向，根据电磁力定律，用左手定则可确定线圈将受到逆时针方向的转矩作用。
当线圈旋转后，线圈有效边处于较下，处于较上，但在线圈中流过的电流方向也改变为所以线圈仍然受到逆时针方向的转矩作用。线圈始终保持同一旋转方向。
换向器由互相绝缘的换向片构成，装在轴上与电枢一同旋转，换向器又与两个固定不动的电刷A、B相接触，这样当直流电压加于电刷时，换向器的作用使外电路的直流电流改为线圈内的交变电流，这种换向作用称为逆变，以保证每较下导体中所流过的电流方向不变，从而使电机连续地旋转。
直流电动机的模型
所以，当直流电动机加上直流电源后，转子线圈上有电流流过。根据电磁力定律，带电线圈在磁场中受到电磁力的作用而产生电磁转矩。换向器使外电路的直流电流改为线圈内的交变电流，以保证每较下导体中所流过的电流方向不变，持续产生的电磁转矩使电动机带动负载做功。这就是直流电动机的工作原理。
实际的直流电动机，电枢圆周上均匀地嵌放许多线圈，相应地，换向器由许多换向片组成，使电枢线圈所产生的总的电磁转矩足够大并且比较均匀，电动机的转速也就比较均匀。
从以析可以看出，一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，电机的实际运行方式取决于外界不同的条件。将直流电源加于电刷，输入电能，将电能转换为机械能，作为电动机运行；如用原动机拖动直流电机的电枢旋转，输入机械能，将机械能转换为直流电能，从电刷上引出直流电动势，作为发电机运行。
同一台电机，既能作为电动机运行，又能作为发电机运行的原理，称为电机的可逆原理。但是在设计电机时，需考虑两者运行的特点有一些差别。例如，如果作为发电机则应在同一电压等级下，发电机比电动机的额定电压值稍高，以补偿电源至负载沿路的电压损失。
直流电机的基本结构
直流电机由定子和转子两大部分构成。定子产生磁场，转子产生感应电动势或电磁转矩。
定子部分包括机座、主磁较、换向磁较、端盖和电刷等装置；转子部分包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部件
直流发电机的模型
显然，只有一个线圈的直流发电机，电刷间的电动势是脉动电动势，且波动很大，不适于作为直流电源使用。实际应用的直流发电机，由较多的线圈和换向片组成电枢绕组，这样可以在很大程度上减小其脉动幅值，可以看成是恒定直流电源。由此得出直流发电机的工作原理是：
直流发电机转子在原动机拖动下旋转时，根据电磁感应定律，转子线圈中将产生感应电动势。在换向器作用下，线圈中交变的感应电动势虽然改变方向，但电刷引出的电动势方向不变。由许多线圈构成的电枢绕组使输出的直流电动势脉动很小，对外可看成恒定的直流电源。
 直流电动机的工作原理
直流电动机的基本结构和直流发电机一样。
在自动化电机拖动系统中，晶闸管等新型半导体器件的应用，数控和电子计算机等新技术在机电领域的应用，都是立足于改善和提高电机拖动系统的静态和动态品质，使生产机械和生产工艺过程处于较优状态。
“电机拖动与控制”课程在整个专业的学习中，具有承上启下的性质。它是在“电工与电子”等基础课的基础上开出的，运用“电工与电子”等课程中的基本理论来进行研究和分析，又为学习“机电控制技术”等后续课程准备必要的基础知识。
“电机拖动与控制”是一门既有基础性又有专业性的课程，因而与“电工与电子”等基础课程的性质不相同。在“电工与电子”课程中所要解决的问题，大都是理想化了的，因而比较单纯，系统性比较强，能用较严密的数学模型予以描述和分析，从而抓住问题的物理本质，得出一般性的结论。而在“电机拖动与控制”课程中，不仅有理论性的推导与分析，还需要运用基本理论分析和研究某些实际问题。而实际问题的客观情况往往是比较复杂的，综合性的。因此在分析时，有必要运用工程观点和工程方法将问题简化，找出主要矛盾，然后运用理论给予解决。这样所得的结果，已经足够正确地反映客观实际。在工程实践上，这不仅是必要的，而且也是可行的。
在“电机拖动与控制”课程的学习中，还必须注意掌握分析问题的方法。例如就各种电机的结构、工作原理等来讲，还是比较复杂的。但就其电磁物理本质而言，总可以用基本平衡方程、等效电路和相量图（对交流电机和变压器）等予以描述。也就是说，可以用这三种工具来描述其物理本质，以便在不同的场合使用不同的工具进行分析和研究。这三种工具虽不相同，各有各的用处，但三者是有联系的，也是统一的。
磁滞损耗与涡流损耗
铁磁材料在交变磁化过程中，其内部磁畴在不停地转动、相互摩擦的同时，将消耗一定的能量，这种能量损失称为磁滞损耗。可以证明，单位体积内的磁滞损耗正比于磁场交变的频率f和磁滞回线的面积。不同的铁磁材料，磁滞损耗不同。例如，软磁材料的磁滞回线面积较窄，磁滞损耗小。
铁芯中的涡流
当通过铁芯的磁通交变时，根据电磁感应定律，铁芯中将产生感应电动势并呈现涡流，涡流在铁芯中引起的损耗称为涡流损耗。为了减小涡流损耗，电枢铁芯是电机磁路的一部分，其外圆周开槽，用来嵌放电枢绕组。电枢铁芯一般用、涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠压而成，电枢铁芯固定在转轴或转子支架上。铁芯较长时，为加强冷却，可以将电枢铁芯沿轴向分成数段，段与段之间留有通风孔。
电枢铁芯转轴、支架和风扇
对于小容量直流电机，电枢铁芯就装在转轴上。对于大容量直流电机，为减少硅钢片的消耗和转子重量，轴上装有金属支架，电枢铁芯装在支架上，此外，在轴上还装有风扇，以加强对电机的冷却。
 直流电机的铭牌和绕组
为正确地使用直流电机，使电机在既安全又经济的情况下运行，直流电机在外壳上都装有一个铭牌，上面标有直流电机的型号和有关物理量的额定值。

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