直流電機的工作原理

一、直流發電機工作原理
直流發電機的工作原理就是把電樞線圈中感應的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變為直流電動勢的原理。
感應電動勢的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向導體運動方向，其他四指的指向就是導體中感應電動勢的方向。）
在圖1.1所示瞬間，導體a b 、c d 的感應電動勢方向分別由 b指向 a和由d 指向 c 。這時電刷 A呈正極性,電刷B 呈負極性。
圖1.1 直流發電機原理模型

當線圈逆時針方向旋轉180°時，這時導體c d 位于N 極下，導體a b 位于S 極下，各導體中電動勢都分別改變了方向。

圖1.2 直流發電機原理模型

從圖看出，和電刷 A接觸的導體永遠位于 N極下，同樣，和電刷 B接觸的導體永遠位于S 極下。因此，電刷 A始終有正極性，電刷 B始終有負極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢。如果電樞上線圈數增多，并按照一定的規律把它們連接起來，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。這就是直流發電機的工作原理。

二、直流電動機的工作原理
導體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉電機里稱為電磁轉矩，轉矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉動。如果此電磁轉矩能夠克服電樞上的阻轉矩（例如由摩擦引起的阻轉矩以及其它負載轉矩），電樞就能按逆時針方向旋轉起來。
圖1.3 直流電動機的原理模型

當電樞轉了180°后，導體 cd轉到 N極下，導體ab轉到S極下時，由于直流電源供給的電流方向不變，仍從電刷 A流入，經導體cd 、ab 后，從電刷B流出。這時導體cd 受力方向變為從右向左，導體ab 受力方向是從左向右，產生的電磁轉矩的方向仍為逆時針方向。

圖1.4 直流電動機原理模型

因此，電樞一經轉動，由于換向器配合電刷對電流的換向作用，直流電流交替地由導體 ab和cd 流入，使線圈邊只要處于N 極下，其中通過電流的方向總是由電刷A 流入的方向，而在S 極下時，總是從電刷 B流出的方向。這就保證了每個極下線圈邊中的電流始終是一個方向，從而形成一種方向不變的轉矩，使電動機能連續地旋轉。這就是直流電動機的工作原理。