直流电动机的机械特性是指电动机所接的电源电压U、励磁回路电流 该式为并励直流电动机的机械特性方程式，对应的接线。 图1 并励电机原理接线图 当 图2 并励电机机械特性 当电枢回路的附加电阻 |
、电枢电阻 直流电机的运行特性与它的励磁方式有很大的关系。励磁方式即是上述直流电机原理图中，磁极N、S所产生的磁场的获得方式。现代电机大都利用电磁铁来产生，需要对电磁铁线圈通电，该电磁铁线圈电源不同，则获得不同的励磁方式。直流电机按励磁方式不同，可分为以下几类。 1、他励电机 他励电机的励磁电流是由独立的直流电源供给的，励磁电流仅取决于励磁电源的电压和励磁回路的电阻，与电枢端电压无关，如图1所示。 图1他励电机图2 并励电机 2、并励电机 并励电机的励磁绕组与电枢绕组并联。如2图所示。并励电机的励磁电流不仅与励磁回路的电阻有关，还受电枢端电压的影响。 3、串励电机与复励电机 串励电机的励磁绕组与电枢绕组串联。复励电机的磁极上有两个励磁绕组，一个与电枢绕组并联，另一个与电枢绕组串联。 |
1、构造 直流电动机的部件主要包括：磁极、电枢、换向器等，其结构分别如图。 图1 直流电动机结构图2 直流电动机磁极图3 直流电动机换向器 磁极即为直流电动机的定子部分，用来产生不转动的磁场。它分为极心和极掌两部分，极心上放置励磁绕组，励磁绕组需要接一直流电源。有的小型直流电动机的磁极由永磁铁制成。 电枢即为直流电动机的转子部分，它是电磁感应的受力部件。电枢上有电枢绕组，电枢绕组也需要接一直流电源。 换向器的作用是通过适时改变电流方向，将电枢所受的交变转矩转化为同向转矩。它是识别直流电机的标志。 2、原理 直流电机既可以作为发电机，又可以作为电动机使用。 （1）直流发电机的基本工作原理 图中是直流发电机的原理图。在静止的磁极N、S之间，有一个能转动的圆柱形铁芯，叫电枢。其上缠绕一匝线圈，线圈两端分别连接在两个相互绝缘的半圆形铜片上，该半圆形铜片叫换向片。由各个换向片组成换向器，换向器上压着静止不动的电刷，线圈通过电刷与外电路相连。电枢在外力带动下逆时针旋转时，线圈切割磁感线，产生感应电动势。在图a所示瞬间，根据楞次定律，不难判定线圈中产生的动生电动势方向如图a中箭头所示，A为正极，B为负极。 （a）导体ab处在N极下时 （b）导体cd处在N极、ab在S极下时图4 直流发电机原理 （a）单个线圈所产生电动势波形 （b）两个线圈所产生电动势波形图5直流发电机电动势波形图图 当电枢转过90°时，线圈两边位于磁场物理中性面上，不切割磁感线，动生感应电动势为零，电刷接触两个换向片，线圈短接，但线圈中无电流通过。线圈转过物理中性面后，感应电动势的方向为从a到b、从c到d，与a图中恰好但电刷A依然为正极，B为负极。可见A、B电刷间的电动势方向一致，其波形如上图5（a）。 外电路获得的电动势方向不变，但数值却在零与Zui大值之间变化。为了减小电动势的波动，可以在电枢上增加线圈数和换向片数，通过这些线圈的电动势的叠加，使波动程度降低。图（b）是线圈增加至两个，方位正交，换向片相应增加至两个的电枢，所产生的波形。实际应用中的直流电机，线圈数很多，电动势的波动很小，可以认为是恒定不变的直流电动势。 可在直流发电机输出端加一滤波器以滤除剩余的波动成分，使输出的直流电更加纯粹。 （2）直流电动机的基本工作原理 图为直流电动机的原理图。 图6 直流电动机原理 把电刷A、B接上直流电源，电流从A流入线圈，从B流出。用安培左手定则可判断出，线圈ab边受力向左，cd边受力向右，从而形成转矩。通过电刷与换问器，可以使得电枢总是获得逆时针转动的转矩，从而保持转动方向不变。显然转矩波形也存在发电机电枢电动势波形那样的波动情况，同样可以通过增加线圈数和换向片数使转矩波形趋近于水平直线。 |