直流電機(jī)的基本模型

圖1為一臺(tái)最簡(jiǎn)單的兩極直流電機(jī)模型，它的固定部分（定子）為兩個(gè)靜止的磁極N、S；旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）為電樞線圈abcd，線圈的首端和末端分別接到兩個(gè)相互絕緣的圓弧形的換向片上。換向片與一對(duì)靜止的電刷B1、B2接觸，B1接電源正極，B2接電源負(fù)極。電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線圈通過(guò)換向片和電刷與外電路接通。

圖1兩極直流電機(jī)模型

直流電機(jī)的基本模型

在直流電動(dòng)機(jī)中，電流并非直接接入線圈，而是通過(guò)電刷B1、B2和換向器再接入線圈。因?yàn)殡娝1、B2靜止不動(dòng)，電流總是從正極性電刷B1流入，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)的換向片流入位于N極下的導(dǎo)體，再經(jīng)過(guò)位于S極下的導(dǎo)體，由負(fù)極性電刷B2流出。故當(dāng)導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)而交替地處于N極和S極下時(shí)，導(dǎo)體中的電流將隨其所處磁極極性的改變而同時(shí)改變其方向，從而使電磁轉(zhuǎn)矩始終保持不變，使電樞向同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。

對(duì)直流發(fā)電機(jī)而言，當(dāng)直流發(fā)電機(jī)在原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)下時(shí)，直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，電樞繞組不斷切割不同磁極下的磁通，感應(yīng)出交流電動(dòng)勢(shì)，但是由于換向器和電刷的機(jī)械整流作用，電樞繞組兩端的電動(dòng)勢(shì)和電壓變成直流。通過(guò)接線端子，將電刷兩端與直流負(fù)載相連接，直流發(fā)電機(jī)就能向負(fù)載提供直流電壓和直流電流。

直流電機(jī)的可逆性

一臺(tái)直流電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，只是外界條件不同而已，一個(gè)是輸入機(jī)械能，一個(gè)是輸入電能。這種既能作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，又能作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的原理，在電機(jī)理論中稱為可逆原理。

脈動(dòng)的降低

前述的模型電機(jī)，由于電樞上只有一個(gè)線圈，所以電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)都很大。為了減少脈動(dòng)，實(shí)際的電樞繞組都是由裝設(shè)在電樞表面相隔一定角度的許多個(gè)線圈串聯(lián)而成，如圖2所示（圖中為6個(gè)線圈）。

圖2電樞上裝有六個(gè)線圈的兩極直流電機(jī)

從電刷端點(diǎn)看，此時(shí)電樞繞組形成兩條并聯(lián)支路，每條支路由三個(gè)線圈串聯(lián)而成，電刷B1、B2上的電動(dòng)勢(shì)為3個(gè)線圈電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值之和，如圖3所示。此時(shí)電刷上的電動(dòng)勢(shì)脈動(dòng)程度將大為減小。電磁轉(zhuǎn)矩情況與之類似。

圖3每極下有三個(gè)串聯(lián)線圈時(shí)電刷上的電動(dòng)勢(shì)波形