直流電機的工作原理

一.直流電機的物理模型圖解釋?zhuān)?br />
 這是分析直流電機的物理模型圖。

其中，固定部分有磁鐵，這里稱(chēng)作主磁極；固定部分還有電刷。轉動(dòng)部分有環(huán)形鐵心和繞在環(huán)形鐵心上的繞組。(其中2個(gè)小圓圈是為了方便表示該位置上的導體電勢或電流的方向而設置的)

上圖表示一臺最簡(jiǎn)單的兩極直流電機模型，它的固定部分（定子）上，裝設了一對直流勵磁的靜止的主磁極N和S，在旋轉部分（轉子）上裝設電樞鐵心。定子與轉子之間有一氣隙。在電樞鐵心上放置了由A和X兩根導體連成的電樞線(xiàn)圈，線(xiàn)圈的首端和末端分別連到兩個(gè)圓弧形的銅片上，此銅片稱(chēng)為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構成的整體稱(chēng)為換向器。換向器固定在轉軸上，換向片與轉軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著(zhù)一對固定不動(dòng)的電刷B1和B2，當電樞旋轉時(shí)，電樞線(xiàn)圈通過(guò)換向片和電刷與外電路接通。

二.直流發(fā)電機的工作原理
 
直流發(fā)電機的原理圖

  直流發(fā)電機是機械能轉換為直流電能的電氣設備。
  如何轉換？分以下步驟說(shuō)明：
  設原動(dòng)機拖動(dòng)轉子以每分轉n轉轉動(dòng)；
  電機內部的固定部分要有磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)可以是如圖示的磁鐵也可以是磁極鐵心上繞套線(xiàn)圈，再通過(guò)直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)。其中 If 稱(chēng)之為勵磁電流。這種線(xiàn)圈每個(gè)磁極上有一個(gè)，也就是，電機有幾個(gè)磁極就有幾個(gè)勵磁線(xiàn)圈，這幾個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián)（或并聯(lián)）起來(lái)就構成了勵磁繞組。這里要注意各線(xiàn)圈通過(guò)電流的方向不可出錯。在以上條件下環(huán)外導體將感應電勢，其大小與磁通密度 B 、導體的有效長(cháng)度 l 和導體切割磁場(chǎng)速度 v 三者的乘積成正比，其方向用右手定則判斷。
  但是要注意某一根轉子導體的電勢性質(zhì)是交流電。而經(jīng)電刷輸出的電動(dòng)勢確是直流電了。這便是直流發(fā)電機的工作原理。

動(dòng)畫(huà)演示

三.直流電動(dòng)機的工作原理：

直流電動(dòng)機的原理圖


   對上一頁(yè)所示的直流電機，如果去掉原動(dòng)機，并給兩個(gè)電刷加上直流電源，如上圖（a）所示，則有直流電流從電刷 A 流入，經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈abcd，從電刷 B 流出，根據電磁力定律，載流導體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導體受到的力形成了一個(gè)轉矩，使得轉子逆時(shí)針轉動(dòng)。如果轉子轉到如上圖（b）所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線(xiàn)圈中的流動(dòng)方向是dcba，從電刷 B 流出。
   此時(shí)載流導體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉矩仍然使得轉子逆時(shí)針轉動(dòng)。這就是直流電動(dòng)機的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線(xiàn)圈中流過(guò)的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉矩的方向卻是不變的。
   實(shí)用中的直流電動(dòng)機轉子上的繞組也不是由一個(gè)線(xiàn)圈構成，同樣是由多個(gè)線(xiàn)圈連接而成，以減少電動(dòng)機電磁轉矩的波動(dòng)，繞組形式同發(fā)電機。

動(dòng)畫(huà)演示

將直流電動(dòng)機的工作原理歸結如下：
將直流電源通過(guò)電刷接通電樞繞組，使電樞導體有電流流過(guò)。
電機內部有磁場(chǎng)存在。
載流的轉子（即電樞）導體將受到電磁力 f 的作用 f=Blia （左手定則）
所有導體產(chǎn)生的電磁力作用于轉子，使轉子以n(轉/分)旋轉，以便拖動(dòng)機械負載。