专业资料
电机简要学习手册
2015-2-3
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一、直流电机原理与控制方法
1 直流电机简介
直流电机（DM）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
直流电机由转子（电枢）、定子（励磁绕组或者永磁体）、换向器、电刷等部分构成，以其良好的调速性能以至于在矢量控制出现以前基本占据了电机控制领域的整座江山。但随着交流电机控制技术的发展，直流电机的弊端也逐渐显现，在很多领域都逐渐被交流电机所取代。但如今直流电机仍然占据着不可忽视的地位，广泛用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械，龙门刨床等等，所以对直流电机的了解和研究仍然意义重大。
2 直流电动机基本结构与工作原理
2.1 直流电机结构
如下图，是直流电机结构图，电枢绕组通过换向器流过直流电流与定子绕组磁场发生作用，产生转矩。定子按照励磁可分为直励，他励，复励。电枢产生的磁场会叠加在定子磁场上使得气隙主磁通产生一个偏角，称为电枢反应，通常加补偿绕组使磁通畸变得以修正。
2.2 直流电机工作原理
如图所示给两个电刷加上直流电源，如上图（a）所示，则有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。如果转子转到如上图（b）所
示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷 B 流出。 此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定
则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。
发电机的原理则是电机的逆过程：原动机提供转矩，利用法拉第电磁感应产生直流电流。
如下图，比较清晰的说明了直流电动机的原理。
3直流电机重要特性
如下图，更加清晰的揭示了直流电机电流电压与转速转矩之间的关系。
我们可以得到直流电机的四个基本方程：
U=E+I*R ………………………………………………(1) 电枢绕组端电压等于反电动势+内阻电流压降
E=Ce*n…………………………………………………(2) 反电动势=与电机相关的常数*转速
T=Ct*I…………………………………………………(3) 转矩=与电机相关的常数*电流
Tm-TL-T0=J*dw/dt……………………………………(4) 动力学方程
3.1直流电机反电动势推导
3.2 转矩方程推导
一个主极下导体产生的转矩：
直流电机原理与控制方法 - 图文
