一、直流電動機工作原理

1. 基本構(gòu)造

• 定子：產(chǎn)生固定磁場的部分（永磁體或電磁鐵）

• 轉(zhuǎn)子（電樞）：繞有線圈的可轉(zhuǎn)動部分

• 換向器：由相互絕緣的銅片組成

• 電刷：固定接觸換向器的導(dǎo)電部件

2. 工作原理（基于安培力和電磁感應(yīng)定律）

1. 通電導(dǎo)體受力：當(dāng)電樞繞組通電后，在磁場中受到安培力作用

   • 力的大?。篎 = B·I·L（B磁感應(yīng)強度，I電流，L導(dǎo)體長度）

   • 方向：由左手定則確定

2. 換向器作用：

   • 每轉(zhuǎn)過180°，換向器自動改變線圈電流方向

   • 確保轉(zhuǎn)矩方向始終一致，實現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)

3. 轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生：

   • 多個線圈按一定角度分布，保證任何位置都有轉(zhuǎn)矩

   • 合成轉(zhuǎn)矩：T = K?·Φ·I?（K?轉(zhuǎn)矩常數(shù)，Φ磁通量，I?電樞電流）

3. 工作特性

• 轉(zhuǎn)速特性：n = (U - I?R?)/(K?Φ)（U端電壓，R?電樞電阻，K?電動勢常數(shù)）

• 機械特性：轉(zhuǎn)速隨負載增加而略微下降

二、直流發(fā)電機工作原理

1. 基本構(gòu)造（與電動機相似）

• 定子：產(chǎn)生磁場的部分

• 轉(zhuǎn)子（電樞）：被機械能驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的繞組

• 換向器和電刷：將交流電轉(zhuǎn)換為直流電

2. 工作原理（基于電磁感應(yīng)定律）

1. 電磁感應(yīng)：導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

   • 大?。篹 = B·L·v（B磁感應(yīng)強度，L導(dǎo)體長度，v切割速度）

   • 方向：由右手定則確定

2. 換向過程：

   • 線圈中產(chǎn)生的是交流電

   • 通過換向器整流為脈動直流電

   • 多組線圈疊加使輸出更平穩(wěn)

3. 電壓建立：

   • 自勵發(fā)電機需要剩磁建立初始電壓

   • 輸出電壓：E = K?·Φ·n（n轉(zhuǎn)速）

3. 工作特性

• 空載特性：E? = f(If)（勵磁電流與空載電壓關(guān)系）

• 外特性：U = f(I)（負載電流與端電壓關(guān)系）

• 調(diào)節(jié)特性：If = f(I)（保持電壓恒定所需的勵磁調(diào)節(jié)）

三、兩者比較

四、實際應(yīng)用

直流電動機典型應(yīng)用

1. 需要調(diào)速的場合：電動車、機床

2. 大啟動轉(zhuǎn)矩設(shè)備：起重機、電力機車

3. 精密控制：機器人關(guān)節(jié)、伺服系統(tǒng)

直流發(fā)電機典型應(yīng)用

1. 備用電源系統(tǒng)

2. 電鍍電解等需要穩(wěn)定直流電源的工業(yè)場合

3. 小型發(fā)電設(shè)備（早期汽車、船舶等）

五、注意事項

1. 電刷維護：定期檢查磨損情況（壽命通常500-1000小時）

2. 換向火花：過大火花可能損壞換向器（正常應(yīng)為淡藍色）

3. 散熱要求：大功率運行時需要強制風(fēng)冷或水冷

4. 磁場調(diào)節(jié)：并勵/他勵電機需注意勵磁電路的通斷順序