e
O
O
O
可见，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触 的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总是正的，电刷B的 极性总是负的，在电刷A、B两端可获得直流电动势。
实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。线圈
分布在电枢铁心表面的不同位置，按照一定的规律连接起来，
构成电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N、S极交替旋转多对
波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串 联起来，象波浪式的前进。
直流电机电枢绕组
第一节距 y1 ：一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。
第二节距 y 2 ：连至同一换向片上的两个元件中第一个元件的
下层边与第二个元件的上层边间的距离。
合成节距 y：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的距离。
直流电机电枢绕组
直流电机电枢绕组
3.1.3 直流电机的铭牌数据
额定值 是制造厂对各种电气设备（本章指 直流电机）在指定工作条件下运行时所规定的 一些量值。在额定状态下运行时，可以保证各 电气设备长期可靠地工作。并具有优良的性能 。额定值也是制造厂和用户进行产品设计或试 验的依据。额定值通常标在各电气的铭牌上， 故又叫铭牌值。
单叠绕组
yy1y2
单波绕组
yy1y2
y1
换向节距 y k：同一元件首末端连接的 N
S
换向片之间的距离。
y
y2
直流电机电枢绕组
1 23
二、单叠绕组
单叠绕组的特点是相邻元件(线圈)相互叠压,合成节距与换向节
距均为1，即：yyk 1 。
n
15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
直流电机电枢绕组
当电枢旋转到右图所示位置 时 原N极性下导体ab转到S极下，受 力方向从左向右，原S 极下导体cd 转到N极下，受力方向从右向左。 该电磁力形成逆时针方向的电磁转 矩。线圈在该电磁力形成的电磁转 矩作用下继续逆时针方向旋转。
同直流发电机相同，实际的 直流电动机的电枢并非单一线圈 ，磁极也并非一对。
第三章 直流电动机的稳态运行
本章主要讨论直流电机的基本结构和工作原理，讨论直流电 机的磁场分布、感应电动势、电磁转矩、电枢反应及影响、换向 及改善换向方法。
3.1 直流电机的基本工作原理与结构 3.2 直流电机电枢绕组 3.3空载和负载时直流电机的磁动势和磁场 3.4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩 3.5直流电机的基本方程 3.6直流电机的运行特性 3.7直流电动机的起动、调速和制动 3.8 直流电机的换向
。
直流电机电枢绕组
二、直流电动机工作原理 直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
在磁场作用下，N极性下导体 ab受力方向从右向左，S 极下导体 cd受力方向从左向右。该电磁力形 成逆时针方向的电磁转矩。当电磁 转矩大于阻转矩时，电机转子逆时 针方向旋转。
把电刷A、B接到直流电源上， 电刷A接正极，电刷B接负极。此时 电枢线圈中将电流流过。如右图。
旋转180 0 后 ，如右图。
导体ab在S极下，a点低电 位，b点高电位；导体cd在N极 下，c点低电位，d点高电位； 电刷A极性仍为正，电刷B极性 仍为负。
可见，和电刷A接触的导体总 是位于N极下，和电刷B接触的导 体总是位于S极下，
直流电机电枢绕组
气隙磁场的分布波形
b
电枢线圈电动势波形
e
电枢绕组输出电压波形
⒈额定功率 PN 指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输出功率，
以 "W" 为量纲单位。若大于 1kW 或 1MW 时,则用 kW 或 MW 表示 。
对于直流发电机，PN是指输出的电功率，它等于额定电压和额定
电流的乘积。PN＝UNIN
对于直流电机，PN是指输出的机械功率，所以公式中还应有效
率ηN存在。P9 10 N 12 13 14 S 16
15 16 1 2 3
A1
+
45
B1
6_ 7
89
A2
10 11 12 13
+
B2
14_ 15
直流电机电枢绕组
+
_
绕组的并联支路电路图
直流电机电枢绕组
单叠绕组的的特点： 1） 同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与支 路数相同。 2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动势最大，电 刷间电动势等于并联支路电动势。电刷放置在几何中性线上 3）电枢电流等于各支路电流之和。 4）电枢电流的方向以电刷为分界换向。
右图为直流发电机的物理模 型，N、S为定子磁极，abcd是固 定在可旋转导磁圆柱体上的线圈， 线圈连同导磁圆柱体称为电机的转 子或电枢。线圈的首末端a、d连 接到两个相互绝缘并可随线圈一同 旋转的换向片上。转子线圈与外电 路的连接是通过放置在换向片上固 定不动的电刷进行的。
直流电机电枢绕组
当原动机驱动电机转子逆时针
直流电机电枢绕组
三、单波绕组
单波绕组的合成节距与换向节距相等。
单波绕组的特点
1）同极下各元件串联起来组成一条支路，支路对数为1，与磁极对 数无关； 2）当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置对准 主磁极中心线，支路电动势最大；
直流电机电枢绕组
⒉额定电压 UN 指额定状态下电枢出线端的电压，以 “V” 为量纲单位
。
⒊额定电流 IN 指电机在额定电压、额定功率时的电枢电流值，以
“A” 为量纲单位。
⒋额定转速 nN 指额定状态下运行时转子的转速，以r/min为量纲单位
。
⒌额定励磁电流 If 指电机在额定状态时的励磁电流值。
直流电机电枢绕组
3.2 直流电机的电枢绕组
一、直流枢绕组基本知识
元件：构成绕组的线圈称为绕组元件，分单匝和多匝两种。
元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中 一根称为首端，另一根称为末端。
极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用 表示。
D 2p
叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前 一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。
直流电机电枢绕组
3.1 直流电机的基本工作原理和结构
3.1.1直流电机的主要结构
电枢
定子
主磁极 换向磁极 电刷装置
铁心和绕 组机 风座 扇
机座
端盖
转子
电枢铁心 电枢绕组 换向器
转轴 轴承
端 直流电机电枢盖绕组
主磁极 励磁绕组
电 刷
换向 器
接线板 接线盒
3.1.2直流电机的工作原理
一、直流发电机工作原理