单位：Wb
E = CEΦ n (V)
CE 电动势常数：
单位：r/min
4 pN
CE = 60
3. 方向：由Φ 和 n 共同决定。
4. 性质
发电机为电源电动势；电动机为反电动势。
2pN CT =
CE =
4pN 60
CT CE
=
60 2
= 9.55
7.2 直流电机的基本结构
4. 额定转速 nN 5. 额定励磁电压 UfN 6. 额定励磁电流 IfN ※ 额定状态 ：
指 U、I、P、n 均为额定值的状态。 ※ 满载状态 ：
指 I = IN 的状态。
7.3 直流电机的电枢反应
N
N
物理
中心线
几何
中心线
S
励磁磁场 （空载磁场）
电枢磁场
物理 中心线
5' 2 4' 1 3' 12
※ 并联支路对数：a = 2。 ※ 电刷的中心线对着磁极的中心线。
7.2 直流电机的基本结构
单叠绕组的展开图
磁极中心线
1 2 3N 5 6S 8 9N 11 12S
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A1
B1
A2
B2
※ 电刷的中心线对 着磁极的中心线：
旋转
机械 负载
反电 做功 动势
7.1 直流电机的工作原理
二、直流发电机的工作原理
N
－
E
＋
S
N
－
E
＋
S
电磁 关系
原动机 做功
Φ
感应电动 势、电流
换向
输出 直流电
电磁转矩 （阻转矩）
7.2 直流电机的基本结构
一、主要部件
1. 定子 (1) 主磁极 (2) 换向磁极 (3) 机座 (4) 端盖等
(a) 主磁极
① 电刷之间的电动 势最大。
② 被电刷短接的元 件电动势为零。
※ 习惯称 “电刷放在 几何中心线位置”。
几何中心线
7.2 直流电机的基本结构
直流电机的结构 电枢
7.2 直流电机的基本结构
电机装配图
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7.2 直流电机的基本结构
直流电机
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7.2 直流电机的基本结构
二、励磁方式
1. 直流电动机按励磁方式分类
AB
8
5
7
4
7 12
6 34
6 81
5 23
A
B
A
B
87 65
7 6 54
结论：整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路。
7.2 直流电机的基本结构
直流电枢绕组
1 2 34
1 2 34
Ia ＋
e Ae
＋e e
Ee e
－e e
B
Ia
－＋
e Ae
＋
e e
E
e － e
e eB
－
87 65
87 65
Φ
l
·l i
R
= 4aN · ·Φ i 2pN
电枢电流 Ia
= ·Φ · 2ai
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势
2. 大小
单位：Wb
T = CTΦ Ia (N·m)
CT 转矩常数：
单位：A
2pN CT =
3. 方向
由Φ 和 Ia 共同决定。 4. 性质
发电机： T 与 n 方向相反，为制动转矩。 电动机： T 与 n 方向相同，为拖动转矩。
Φ
l
极距
l 每根导线上电磁力所
R
形成的电磁转矩： FR
l
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势
l 电枢绕组串联总匝数： N
l 电枢绕组并联支路数：2a
l 总导体数： 2N·2a = 4aN
ห้องสมุดไป่ตู้
l 电枢的周长： 2R = 2p
l 电磁转矩：
T = 4aN ·FR
p
= 4aN · ·B l i
p
= 4aN· p
电动机
发电机
两匝元件
7.2 直流电机的基本结构
单叠绕组的展开图
1 2 3 N 5 6 S 8 9 N 11 12S
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A1
B1
A2
B2
3 6' 4 7' 5 8'
B1
11' 8 10' 7 9' 6
A1 A2
9 12' 10 1' 11 2'
B2
三、额定值
1. 额定电压 UN 发电机的 UN ：指输出电压的额定值。 电动机的 UN ：指输入电压的额定值。
2. 额定电流 IN 发电机的 IN ：指输出电流的额定值。 电动机的 IN ：指输入电流的额定值。
3. 额定功率 PN 发电机的 PN ：指输出电功率的额定值(UN IN ) 。 电动机的 PN ：指输出机械功率的额定值 (UN INηN ) 。
S
合成磁场 （负载时的磁场）
电枢反应：电枢磁通势对主极磁场的影响。
7.3 直流电机的电枢反应
电枢反应的影响 ① 总磁场被扭歪了
几何中心线与物理中心线分开了, 电刷位置处的元件的 e≠0，增加换向困难。 ② 一半磁极的磁通增加，一半磁极的磁通减少， 磁路不饱和时，每极磁通不变； 磁路饱和时，每极磁通减少，e 和T 相应减少。
+ Ia
If +
+ I Ia If
他 Ua
M
Uf
U
M
并
励－
－
－
励
+I
串U
励－
Ia
+I
MU
－
Ia If
M 复 励
7.2 直流电机的基本结构
2. 直流发电机按励磁方式分类
+ If 他 Uf
励－
Ia If
串G 励
Ia +
G
Ua
－
自 I+ 励
U
－
If Ia I +
G
U并
－励
If
Ia
G
I+
U复
－励
7.2 直流电机的基本结构
直流电机的工作原 理和基本理论
直流电机的工作原理和基本理论
一、直流电动机的工作原理
N
＋ U －S
N
－ U ＋S
7.1 直流电机的工作原理
一、直流电动机的工作原理
电刷
＋ U －
N
S 换向片
N
＋
U
－
S
线圈边切割磁感线会产生什么？
7.1 直流电机的工作原理
电磁关系
直流 电流
换向
交流 电流
Φ
克服
电磁转矩 (拖动转矩)
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势
一、电磁转矩
1. 产生
电枢电流 i
磁 场Φ
F →T
2. 大小
B
电磁力： F = B l i
平均磁密： B =
Φ
l
极距
l
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势
一、电磁转矩
1. 产生
电枢电流 i
磁 场Φ
F →T
2. 大小 l 电磁力： F = B l i
B
l 平均磁密： B =
(b) 机座
直流电机的定子
7.2 直流电机的基本结构
直流电机的定子
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7.2 直流电机的基本结构
2. 转子（电枢） (1) 电枢铁心 (2) 电枢绕组
(3) 换向器 (4) 转轴与风扇
(a) 转子主体
(b) 电枢钢片
直流电机的转子
7.2 直流电机的基本结构
直流电枢绕组
2
3
1
2
1
4
AB
8
3
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势
二、电动势
1. 产生
电枢旋转 n 磁场Φ
e →∑e →E
2. 大小
l 每个导体：e = B l v
l 导体切割磁场线的线速度：
v
=
2R 60
n
=
2p
60
n
l 电动势：
E = 2N e = 2N B l v
= 2N·Φl
2p
·l ·60
n
4pN = 60
Φn
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势