直流電機的基本模型

圖1為一臺最簡單的兩極直流電機模型，它的固定部分（定子）為兩個靜止的磁極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相互絕緣的圓弧形的換向片上。換向片與一對靜止的電刷B1、B2接觸，B1接電源正極，B2接電源負(fù)極。電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。

圖1兩極直流電機模型

直流電機的基本模型

在直流電動機中，電流并非直接接入線圈，而是通過電刷B1、B2和換向器再接入線圈。因為電刷B1、B2靜止不動，電流總是從正極性電刷B1流入，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的換向片流入位于N極下的導(dǎo)體，再經(jīng)過位于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，導(dǎo)體中的電流將隨其所處磁極極性的改變而同時改變其方向，從而使電磁轉(zhuǎn)矩始終保持不變，使電樞向同一個方向旋轉(zhuǎn)，這就是直流電動機的工作原理。

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

直流電機的可逆性

一臺直流電機既可作為發(fā)電機運行，也可以作為電動機運行，只是外界條件不同而已，一個是輸入機械能，一個是輸入電能。這種既能作發(fā)電機運行，又能作電動機運行的原理，在電機理論中稱為可逆原理。

脈動的降低

前述的模型電機，由于電樞上只有一個線圈，所以電樞感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩脈動都很大。為了減少脈動，實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線圈串聯(lián)而成，如圖2所示（圖中為6個線圈）。

圖2電樞上裝有六個線圈的兩極直流電機

從電刷端點看，此時電樞繞組形成兩條并聯(lián)支路，每條支路由三個線圈串聯(lián)而成，電刷B1、B2上的電動勢為3個線圈電動勢瞬時值之和，如圖3所示。此時電刷上的電動勢脈動程度將大為減小。電磁轉(zhuǎn)矩情況與之類似。

圖3每極下有三個串聯(lián)線圈時電刷上的電動勢波形