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重慶直流電機(jī)的工作原理是什么

文章出處：tanmie.cn | 發(fā)布時(shí)間：2025/9/4 15:13:25 | 瀏覽次數(shù)：0

直流電機(jī)（Direct Current Machine）是一種能將直流電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其工作原理基于電磁感應(yīng)定律和電磁力作用。根據(jù)工作模式的不同，直流電機(jī)可分為直流電動(dòng)機(jī)（將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能）和直流發(fā)電機(jī)（將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能）。
一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理
直流電動(dòng)機(jī)的核心原理是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其基本工作過(guò)程如下：
磁場(chǎng)建立
定子（靜止部分）產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，可以是永磁體或電磁勵(lì)磁（如他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)等）。
勵(lì)磁電流通過(guò)定子繞組，形成穩(wěn)定的N極和S極磁場(chǎng)。
電樞電流輸入
轉(zhuǎn)子（電樞）由電樞繞組和換向器組成，電刷與換向器接觸，將直流電引入電樞繞組。
電流從正電刷流入，經(jīng)換向片進(jìn)入電樞繞組，再?gòu)呢?fù)電刷流出。
電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生
根據(jù)左手定則（弗萊明左手定則），通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到電磁力（洛倫茲力），方向垂直于電流和磁場(chǎng)方向。
電樞繞組中的電流在定子磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
換向作用
換向器（由多個(gè)銅片組成）隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，電刷與之接觸，確保電流方向隨轉(zhuǎn)子位置變化而自動(dòng)切換，使轉(zhuǎn)矩方向恒定。
例如，當(dāng)電樞繞組轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)，換向器反轉(zhuǎn)電流方向，確保電磁轉(zhuǎn)矩方向不變。
二、直流發(fā)電機(jī)的工作原理
直流發(fā)電機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)（法拉第電磁感應(yīng)定律），將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能：
機(jī)械能輸入
外部動(dòng)力（如蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)）驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
導(dǎo)體切割磁感線
電樞繞組在定子磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)體切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（$e = Blv$）。
換向器整流
換向器將電樞繞組中的交流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為直流電輸出。
電刷從換向器上收集電流，形成穩(wěn)定的直流電壓。
三、直流電機(jī)的可逆性
直流電機(jī)具有可逆性，即同一臺(tái)電機(jī)既可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行：
電動(dòng)機(jī)模式：輸入直流電，輸出機(jī)械能。
發(fā)電機(jī)模式：輸入機(jī)械能，輸出直流電。
四、無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）的電子換向
傳統(tǒng)有刷直流電機(jī)依賴(lài)機(jī)械換向，而無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）采用電子換向：
通過(guò)霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，控制器切換電流方向，實(shí)現(xiàn)無(wú)火花、低噪音運(yùn)行。
適用于高精度、長(zhǎng)壽命應(yīng)用（如無(wú)人機(jī)、電動(dòng)汽車(chē)）。
總結(jié)
直流電機(jī)的工作原理基于電磁力（電動(dòng)機(jī)）和電磁感應(yīng)（發(fā)電機(jī)），其核心在于換向器維持電流方向恒定。有刷電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但維護(hù)成本高，無(wú)刷電機(jī)（BLDC）采用電子換向，性能更優(yōu)。