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直流電動機
直流電機的工作原理
一、直流發電機工作原理
直流發電機的工作原理就是把電樞線圈中感應的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變為直流電動勢的原理。
感應電動勢的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向導體運動方向，其他四指的指向就是導體中感應電動勢的方向。）
在圖1.1所示瞬間，導體a b 、c d 的感應電動勢方向分別由 b指向 a和由d 指向 c。這時電刷 A呈正極性，電刷B 呈負極性。
圖1.1 直流發電機原理模型
當線圈逆時針方向旋轉180°時，這時導體c d 位於N 極下，導體a b 位於S 極下，各導體中電動勢都分別改變瞭方向。
圖1.2 直流發電機原理模型
從圖看出，和電刷 A接觸的導體永遠位於 N極下，同樣，和電刷 B接觸的導體永遠位於S 極下。因此，電刷 A始終有正極性，電刷 B始終有負極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢。如果電樞上線圈數增多，並按照一定的規律把它們連接起來，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。這就是直流發電機的工作原理。
二、直流電動機的工作原理
導體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成瞭作用於電樞一個力矩，這個力矩在旋轉電機裡稱為電磁轉矩，轉矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉動。如果此電磁轉矩能夠克服電樞上的阻轉矩（例如由摩擦引起的阻轉矩以及其它負載轉矩），電樞就能按逆時針方向旋轉起來。
圖1.3 直流電動機的原理模型
當電樞轉瞭180°後，導體 cd轉到 N極下，導體ab轉到S極下時，由於直流電源供給的電流方向不變，仍從電刷 A流入，經導體cd 、ab 後，從電刷B流出。這時導體cd 受力方向變為從右向左，導體ab 受力方向是從左向右，產生的電磁轉矩的方向仍為逆時針方向。
圖1.4 直流電動機原理模型
因此，電樞一經轉動，由於換向器配合電刷對電流的換向作用，直流電流交替地由導體 ab和cd 流入，使線圈邊隻要處於N 極下，其中通過電流的方向總是由電刷A 流入的方向，而在S 極下時，總是從電刷 B流出的方向。這就保證瞭每個極下線圈邊中的電流始終是一個方向，從而形成一種方向不變的轉矩，使電動機能連續地旋轉。這就是直流電動機的工作原理。
直流電機的原理結構
直流電動機是依靠直流工作電壓運行的電動機，廣泛應用於收錄機、錄像機、影碟機、電動剃須刀、電吹風、電子表、玩具等。
1．電磁式直流電動機 電磁式直流電動機由定子磁極、轉子（電樞）、換向器（俗稱整流子）、電刷、機殼、軸承等構成，
電磁式直流電動機的定子磁極（主磁極）由鐵心和勵磁繞組構成。根據其勵磁（舊標準稱為激磁）方式的不同又可分為串勵直流電動機、並勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。因勵磁方式不同，定子磁極磁通（由定子磁極的勵磁線圈通電後產生）的規律也不同。
串勵直流電動機的勵磁繞組與轉子繞組之間通過電刷和換向器相串聯，勵磁電流與電樞電流成正比，定子的磁通量隨著勵磁電流的增大而增大，轉矩近似與電樞電流的平方成正比，轉速隨轉矩或電流的增加而迅速下降。其起動轉矩可達額定轉矩的5倍以上，短時間過載轉矩可達額定轉矩的4倍以上，轉速變化率較大，空載轉速甚高（一般不允許其在空載下運行）。可通過用外用電阻器與串勵繞組串聯（或並聯）、或將串勵繞組並聯換接來實現調速。
並勵直流電動機的勵磁繞組與轉子繞組相並聯，其勵磁電流較恒定，起動轉矩與電樞電流成正比，起動電流約為額定電流的2.5倍左右。轉速則隨電流及轉矩的增大而略有下降，短時過載轉矩為額定轉矩的1.5倍。轉速變化率較小，為5%~15%。可通過消弱磁場的恒功率來調速。
他勵直流電動機的勵磁繞組接到獨立的勵磁電源供電，其勵磁電流也較恒定，起動轉矩與電樞電流成正比。轉速變化也為5%~15%。可以通過消弱磁場恒功率來提高轉速或通過降低轉子繞組的電壓來使轉速降低。
復勵直流電動機的定子磁極上除有並勵繞組外，還裝有與轉子繞組串聯的串勵繞組（其匝數較少）。串聯繞組產生磁通的方向與主繞組的磁通方向相同，起動轉矩約為額定轉矩的4倍左右，短時間過載轉矩為額定轉矩的3.5倍左右。轉速變化率為25%~30%（與串聯繞組有關）。轉速可通過消弱磁場強度來調整。
換向器的換向片使用銀銅、鎘銅等合金材料，用高強度塑料模壓成。電刷與換向器滑動接觸，為轉子繞組提供電樞電流。電磁式直流電動機的電刷一般采用金屬石墨電刷或電化石墨電刷。轉子的鐵心采用矽鋼片疊壓而成，一般為12槽，內嵌12組電樞繞組，各繞組間串聯接後，再分別與12片換向片連接。
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