直流电机的基本原理

直流电机的基本模型

图1为一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）为两个静止的磁极N、S；旋转部分（转子）为电枢线圈abcd，线圈的首端和末端分别接到两个相互绝缘的圆弧形的换向片上。换向片与一对静止的电刷B1、B2接触，B1接电源正极，B2接电源负极。电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。

图1两极直流电机模型

直流电机的基本模型

在直流电动机中，电流并非直接接入线圈，而是通过电刷B1、B2和换向器再接入线圈。因为电刷B1、B2静止不动，电流总是从正极性电刷B1流入，经过旋转的换向片流入位于N极下的导体，再经过位于S极下的导体，由负极性电刷B2流出。故当导体旋转而交替地处于N极和S极下时，导体中的电流将随其所处磁极极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩始终保持不变，使电枢向同一个方向旋转，这就是直流电动机的工作原理。

对直流发电机而言，当直流发电机在原动机的拖动下时，直流发电机的转子转动，电枢绕组不断切割不同磁极下的磁通，感应出交流电动势，但是由于换向器和电刷的机械整流作用，电枢绕组两端的电动势和电压变成直流。通过接线端子，将电刷两端与直流负载相连接，直流发电机就能向负载提供直流电压和直流电流。

直流电机的可逆性

一台直流电机既可作为发电机运行，也可以作为电动机运行，只是外界条件不同而已，一个是输入机械能，一个是输入电能。这种既能作发电机运行，又能作电动机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。

脉动的降低

前述的模型电机，由于电枢上只有一个线圈，所以电枢感应电动势和电磁转矩脉动都很大。为了减少脉动，实际的电枢绕组都是由装设在电枢表面相隔一定角度的许多个线圈串联而成，如图2所示（图中为6个线圈）。

图2电枢上装有六个线圈的两极直流电机

从电刷端点看，此时电枢绕组形成两条并联支路，每条支路由三个线圈串联而成，电刷B1、B2上的电动势为3个线圈电动势瞬时值之和，如图3所示。此时电刷上的电动势脉动程度将大为减小。电磁转矩情况与之类似。

图3每极下有三个串联线圈时电刷上的电动势波形