大工20秋《电机学》辅导资料三

沙鸥老师

电机学辅导资料三主    题：直流电机的辅导文章——直流电机的工作原理、直流电机的基本结构和额定值
学习时间：2020年10月12日--10月18日
“不忘初心、牢记使命”主题理论学习：
每周文摘：担使命，就是要牢记我们党肩负的实现中华民族伟大复兴的历史使命，勇于担当负责，积极主动作为，用科学的理念、长远的眼光、务实的作风谋划事业；保持斗争精神，敢于直面风险挑战，知重负重、攻坚克难，以坚忍不拔的意志和无私无畏的勇气战胜前进道路上的一切艰难险阻；在实践历练中增长经验智慧，在经风雨、见世面中壮筋骨、长才干。
摘选自《在“不忘初心、牢记使命”主题教育工作会议上的讲话》
内    容：
我们这周主要学习课件第2章直流电机的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对直流电机相关知识的理解。
直流电机的工作原理（重点掌握）
直流电机按其能量转换方向的不同分为直流发电机和直流电动机，两者之间具有可逆性。
1.直流电动机的工作原理：当给电枢绕组通入直流电流时，通过电刷和换向器转换为交变电流，使处于主极磁场中绕组的线圈始终受到相同方向电磁转矩的作用，保证了电动机连续转动，从而实现电能到机械能的转换。


图1 直流电动机的工作原理图
2.直流发电机的工作原理：当原动机拖动电枢转动时，电枢绕组的线圈切割主极磁场而产生交变感应电动势，再通过电刷和换向器转换为直流电动势，由电枢绕组输出直流电流，从而实现机械能到电能的转换。


图2 直流发电机的工作原理图二、直流电机的基本组成和额定值（重点掌握）
1.直流电机主要由定子和转子两大部分组成，其基本组成如图3所示。
    转子称为电枢，它是能量转换的枢纽。电枢绕组构成了直流电机的主要电路，它是由很多元件按一定规律连接起来的闭合绕组。按元件的连接方式和端接形状分类，电枢绕组主要有叠绕组和波绕组两大类。电枢绕组是电机的重要部件。直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组。
换向器是直流电机所特有的部件，与电刷配合，实现电枢绕组端部的直流电流与电枢绕组内部的交变电流之间的转换，即在直流电动机中起到了“逆变器”的作用，在直流发电机中起到了“整流器”的作用。


图3 直流电机的基本组成
2.直流电机的额定值主要有额定电压、额定电流、额定功率和额定转速等。
1）额定电压
：对于直流电动机，
是输入电压的额定值；对于直流发电机，
是输出电压的额定值。
2）额定电流
：对于直流电动机，
是输入电流的额定值；对于直流发电机，
是输出电流的额定值。
3）额定功率
：对于直流电动机，
是指电动机轴上输出的机械功率的额定值，即


式中  
--直流电动机的额定输出转矩；
      
--直流电动机的额定角速度；
      
--直流电动机的额定转速。
    对于直流发电机，
是指输出电功率的额定值，即


    4）额定转速
：电机在额定运行时转子转速，单位为转/分钟，记做

    值得注意的是，各种电机的额定功率均是指输出功率的额定值。对于电动机，额定功率即为轴上输出的额定机械功率；对于发电机，额定功率即为输出的额定电功率。
    直流发电机按励磁方式可分为自励和他励两大类，其中，他励直流发电机的励磁绕组由其他电源供电，而与电枢电路没有电的联系，如图4所示。


图4 他励发电机
自励又可分为并励、串励和复励3种。直流电动机按励磁方式分为他励、并励、串励和复励4种。
    三、常见问题解析
1. 既然电机都是可逆的，为什么工程实际中还会有发电机和电动机之分？（辅导资料二思考题答案）
   答：任何电机既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，这是电机的可逆性原理，但是，电机在正常情况下是用作发电机还是电动机，其设计和制造都有不同的要求。因此，同一台电机用作不同用途时其性能会有很大的差异。
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