1、直流發(fā)電機(jī)的原理及應(yīng)用,發(fā)電機(jī)：直流發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)。 雖然發(fā)動機(jī)的總類很多，但其工作原理都是基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此其一般的原則是，用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。,如圖1所示，在2個固定的磁極N、S之間，放著一個可以旋轉(zhuǎn)的圓柱形鐵芯，鐵芯上固定著線罔abcd，線圈a、d兩端分別接在2個與鐵芯一起旋轉(zhuǎn)且互相絕緣的半銅環(huán)上，經(jīng)過2個固定不變的電刷A、B與電路相連。,一、直流發(fā)電機(jī)的工作原理,當(dāng)原動機(jī)拖動圓柱形鐵芯在磁場中旋轉(zhuǎn)時，線圈便隨著鐵芯在磁場罩轉(zhuǎn)動，線圈中就會產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動勢，經(jīng)過2個互相

2、絕緣的半圓銅環(huán)和電刷的作用后，便成為外電路中的直流電。這種能在磁場中轉(zhuǎn)動的線圈是實現(xiàn)機(jī)電能量變換的樞紐，所以直流電機(jī)轉(zhuǎn)子又稱為電樞。2個半網(wǎng)形的銅環(huán)(銅片)就叫換向片，它們合在一起叫做換向器。,圖1中感應(yīng)電動勢的方向按右手定則確定，由于電樞連續(xù)旋轉(zhuǎn)，線圈邊ab和cd交替地切割N極和s極下的磁力線。每個線圈邊和整個線圈中的感應(yīng)電勢的方向是交變的，線圈內(nèi)的感應(yīng)電勢是交流電勢，而在電刷A、B端的電勢卻為直流電勢(確切來說，是方向不變的脈振電勢)，因為在電樞轉(zhuǎn)動過程中，無論電樞轉(zhuǎn)到什么位置，在換向器的換向作用下，電刷A通過換向片所引出的電勢始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電勢，因此電刷A始終有正極性。

3、同樣道理，電刷B始終有負(fù)極性，所以電刷端能引出方向不變的，但大小變化的脈振電勢。如果每極下的線圈數(shù)目愈多，電勢的脈振就愈小。,實踐和分析表明，當(dāng)每個磁極范圍內(nèi)的導(dǎo)體數(shù)目大于8時，電勢的脈振程度就小于l。實際上直流發(fā)電機(jī)線圈數(shù)是很多的，換向片數(shù)也很多，換向后得到的電勢脈振程度很小，完全可以認(rèn)為是恒定的直流電動勢。以上說明了直流發(fā)電機(jī)的工作原理。同時也說明了直流發(fā)電機(jī)實際上是帶有換向器的交流發(fā)電機(jī)。,二、直流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu),1、定子部分 (1)主磁極的作用是產(chǎn)生勵磁磁場。它由主磁極鐵芯和勵磁繞組2個部分組成。 (2)換向極的作用是改善換向，減小電刷與換向器產(chǎn)生的換向火花，一般裝在兩相鄰的主磁極之間。

4、 (3)機(jī)座。電機(jī)定子的外殼稱為機(jī)座，作用有2個：一是用來固定磁極；二是機(jī)座本身也是磁路的一部分。機(jī)座一為鑄鋼件或鋼板焊接而成。 (4)電刷裝置。電刷裝置的作用是用來引出直流電壓或電流的。,2、轉(zhuǎn)動部分（電樞） (1)電樞鐵芯。電樞鐵芯是主磁路的主要部分，同時用以嵌放電樞繞組。 (2)電樞繞組。在直流發(fā)電機(jī)中，電樞繞組的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，同時它是進(jìn)行能量變換的關(guān)鍵部件，所以叫電樞。 (3)換向器。在直流發(fā)電機(jī)中，換向器配合電刷，能將電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動勢轉(zhuǎn)換為正負(fù)電刷上引出的直流電動勢。換向器是由許多換向片組成的圓柱體，換向片之間用云母片絕緣。 轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的支撐作用，需要

5、有一定的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。一般用圓鋼加工而成。,三、直流發(fā)電機(jī)的電路和磁路,直流發(fā)電機(jī)的電路包括電樞電路和勵磁支路。直流電機(jī)電樞繞組的基本形式有2種，一種叫單疊繞組；另一種叫單波繞組。 本文僅以單疊繞組為例。單疊繞組連接的特點(diǎn)是元件2個出線端連接于相鄰的2個換向片上，所有相鄰元件依次串聯(lián)，即后一元件的首端與前一元件的末端聯(lián)在一起，并接在一換向片上。最后一個元件的末端與第一個元件的首端連在一起，形成一個閉合回路。這樣，這種繞組的任何2個緊相串聯(lián)的后一個元件的端接部分緊疊在前一個元件的端接部分上，同時元件2個出線端所聯(lián)的換向片之間的距離等于個換向片的寬度，所以這種繞組稱為單疊繞組。,1、單疊繞組四級

6、直流電機(jī)電樞電路,從圖2可看出，4個電刷將20個串聯(lián)成一個閉合回路的元件劃分成4個支路，每個支路中的元件電動勢相加，得到支路最大電動勢，也就是電樞電動勢，將同極性的電刷連接起來，靠電刷、換向器引出外電路來，就形成向外電路供電的2個極A(+)和B(一)。從圖2中還可以看到有4個元件被電刷短路，各支路中不包括它們的電動勢。被短路的元件正處在磁極的中性面上，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，所以不會影響支路總電動勢的數(shù)值，每條支路的最大電動勢是一個極下面的各元件感應(yīng)電動勢的總和。雖然當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，一個極下的元件不斷變化，但是電刷的位置卻是固定的，所以組成一條支路的元件數(shù)目不變，總電動勢的數(shù)值不變。,2、直流發(fā)電機(jī)的

7、勵磁支路,他勵直流電機(jī)。勵磁繞組與電樞繞組無連接關(guān)系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的電機(jī)稱為他勵直流電機(jī)，永磁直流電機(jī)可看作他勵直流電機(jī)。 (2)并勵直流電機(jī)。并勵直流電機(jī)的勵磁繞組與電樞繞組機(jī)并聯(lián)，作為并勵發(fā)電機(jī)來說，是電機(jī)本身發(fā)出來的端電壓為勵磁繞組供電。 (3)串勵直流電機(jī)。串勵直流電機(jī)的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源，這種直流電機(jī)的勵磁電流就是電樞電流。 (4)復(fù)勵直流電機(jī)。復(fù)勵直流電機(jī)有并勵和串勵2個繞組，若串勵繞組產(chǎn)生的磁通勢與并勵繞組產(chǎn)生的磁通勢方向相同稱為積復(fù)勵、若兩2個磁通方向相反，則稱為差復(fù)勵。不同勵磁方式的直流電機(jī)有著不同的特性，一般直流發(fā)電機(jī)的主要勵磁方式是他勵式、并勵式和復(fù)勵式。,四、流發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理,以電路、力學(xué)、能量守恒的基本定律為基礎(chǔ)，建立直流電 機(jī)電壓、轉(zhuǎn)矩、功率3個平衡方程(穩(wěn)態(tài))。 電壓平衡方程：EI=U+I凡，IR含繞組內(nèi)阻和電刷壓 降。 轉(zhuǎn)矩平衡方程：T。=To+7k，T，、T0、，II繃分別為輸入機(jī)械 轉(zhuǎn)矩、阻轉(zhuǎn)矩和電磁