2022-2023学年高二物理竞赛课件：直流电机

直流电机 直流电机 直流电机的基本原理和结构 直流电机的电枢绕组 直流电机的磁场 直流电机的电枢电动势、电磁转矩和电 磁功率 直流电机的运行原理 直流电机的特点 直流电机的缺点： （1）与异步电动机相比，直流电机由于存在换向 器，其制造复杂，价格较高，使用和维护不 如异步机方便。 （2）使用直流电源。 直流电机的优点： （1）调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。 （2）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。 （3）直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影 响小。 （4）易于控制。 直流电机的应用 （1）轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门 刨床等调速范围大的大型设备。 （2）用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。 （3）家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具 第一节 直流电机的工作原理及结构 一、直流电机的工作原理 （一）直流电动机的工作原理 载流导体在磁场中受到的力 B — 磁场的磁感应强度(Wb/m2) i — 导体中的电流(A) l — 导体的有效长度(m) 当安装换向器以后，将直流电压加于电刷端，直流电流经电刷流过电枢上的线圈，则产生电磁转矩，电枢在电磁转矩的作用下就旋转起来。由于换向器配合电刷对电流的换向作用，使得线圈边只要处在N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向；而在S极下时，总是从电刷B流出的方向，就使电动机能够连续地旋转。 当线圈ax中通入直流电流时，线圈边a和x上均受到电磁力，根据左手定则确定力的方向。这一对电磁力形成了作用于电枢的一个电磁转矩。 电动机运行结论 1、外施电压、电流是直流，电枢线圈内电流是 交流； 2、线圈中感应电势与电流方向相反； 3、电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的； 4、产生的电磁转矩M与转子转向相同，是驱动 性质。 （二）直流发电机的工作原理 用原动机拖动电枢逆时针方向恒速转动，线圈边ab和cd就分别切割不同极性磁极下的磁场，线圈中产生了交变的电动势。由于换向器配合电刷对电流的换向作用，在电刷A、B端的电动势确是直流电动势。 发电机运行结论 1、电枢线圈内电势、电流方向是交变的； 2、电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电 流方向一致； 3、从空间看，电枢电流产生的磁场在空间上 是恒定不变的磁场； 4、产生的电磁转矩M与转子转向相反，是制动 性质。 一台直流电机 作为电动机运行——在直流电机的两电刷端 上加上直流电压，电枢旋转，拖动生产 机械旋转 ，输出机械能； 作为发动机运行——用原动机拖动直流电机 的电枢，电刷端引出直流电动势，作为 直流电源，输出电能。 $