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直流发电机的模型

显然，只有一个线圈的直流发电机，电刷间的电动势是脉动电动势，且波动很大，不适于作为直流电源使用。实际应用的直流发电机，由较多的线圈和换向片组成电枢绕组，这样可以在很大程度上减小其脉动幅值，可以看成是恒定直流电源。由此得出直流发电机的工作原理是：

直流发电机转子在原动机拖动下旋转时，根据电磁感应定律，转子线圈中将产生感应电动势。在换向器作用下，线圈中交变的感应电动势虽然改变方向，但电刷引出的电动势方向不变。由许多线圈构成的电枢绕组使输出的直流电动势脉动很小，对外可看成恒定的直流电源。

 直流电动机的工作原理

直流电动机的基本结构和直流发电机一样。

在自动化电机拖动系统中，晶闸管等新型半导体器件的应用，数控和电子计算机等新技术在机电领域的应用，都是立足于改善和提高电机拖动系统的静态和动态品质，使生产机械和生产工艺过程处于优状态。

“电机拖动与控制”课程在整个的学习中，具有承上启下的性质。它是在“电工与电子”等基础课的基础上开出的，运用“电工与电子”等课程中的基本理论来进行研究和分析，又为学习“机电控制技术”等后续课程准备必要的基础知识。

“电机拖动与控制”是一门既有基础性又有性的课程，因而与“电工与电子”等基础课程的性质不相同。在“电工与电子”课程中所要解决的问题，大都是理想化了的，因而比较单纯，系统性比较强，能用较严密的数学模型予以描述和分析，从而抓住问题的物理本质，得出一般性的结论。而在“电机拖动与控制”课程中，不仅有理论性的推导与分析，还需要运用基本理论分析和研究某些实际问题。而实际问题的客观情况往往是比较复杂的，综合性的。因此在分析时，有必要运用工程观点和工程方法将问题简化，找出主要矛盾，然后运用理论给予解决。这样所得的结果，已经足够正确地反映客观实际。在工程实践上，这不仅是必要的，而且也是可行的。

在“电机拖动与控制”课程的学习中，还必须注意掌握分析问题的方法。例如就各种电机的结构、工作原理等来讲，还是比较复杂的。但就其电磁物理本质而言，总可以用基本平衡方程、等效电路和相量图（对交流电机和变压器）等予以描述。也就是说，可以用这三种工具来描述其物理本质，以便在不同的场合使用不同的工具进行分析和研究。这三种工具虽不相同，各有各的用处，但三者是有联系的，也是统一的。

磁滞损耗与涡流损耗

浔之漫智控技术（上海）有限公司（xzm-wqy-shqw）

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铁磁材料在交变磁化过程中，其内部磁畴在不停地转动、相互摩擦的同时，将消耗一定的能量，这种能量损失称为磁滞损耗。可以证明，单位体积内的磁滞损耗正比于磁场交变的频率f和磁滞回线的面积。不同的铁磁材料，磁滞损耗不同。例如，软磁材料的磁滞回线面积较窄，磁滞损耗小。

铁芯中的涡流

当通过铁芯的磁通交变时，根据电磁感应定律，铁芯中将产生感应电动势并呈现涡流，涡流在铁芯中引起的损耗称为涡流损耗。为了减小涡流损耗，电枢铁芯是电机磁路的一部分，其外圆周开槽，用来嵌放电枢绕组。电枢铁芯一般用、涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠压而成，电枢铁芯固定在转轴或转子支架上。铁芯较长时，为加强冷却，可以将电枢铁芯沿轴向分成数段，段与段之间留有通风孔。

电枢铁芯转轴、支架和风扇

对于小容量直流电机，电枢铁芯就装在转轴上。对于大容量直流电机，为减少硅钢片的消耗和转子重量，轴上装有金属支架，电枢铁芯装在支架上，此外，在轴上还装有风扇，以加强对电机的冷却。

 直流电机的铭牌和绕组

为正确地使用直流电机，使电机在既安全又经济的情况下运行，直流电机在外壳上都装有一个铭牌，上面标有直流电机的型号和有关物理量的额定值。

型号式中，是直流电动机的额定效率，它是直流电动机带额定负载运行时，输出的机械功率与输入的电功率之比。额定电压UN是指在额定工作条件下，直流电机出线端的平均电压，对于发电机系指输出额定电压；对于电动机系指输入额定电压，单位为V。额定电流IN是指直流电机在额定电压下，运行于额定功率时的电流值，单位为A。额定转速NN是指对应于额定电压、额定电流和直流电机运行于额定功率时所对应的转速，额定转矩TN，其大小应是输出的额定中安放双层元件边，分为上、下层。每个绕组元件的一个有效边放在一个槽的上层，另一个有效边则放在另一个槽的下层。每个绕组元件的两个端头分别焊接在两个换向片上。