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直流电动机的工作原理

来源: | 发布日期:2021-06-11
要想弄懂直流电动机的工作原理,我觉得首先要先了解直流电动机的基本结构、安培力的判断,才能更好的理解它的工作原理。


 

直流电动机工作原理要点

首先先来看左手定则:

安培力判断示意图

以前读初中的时候学习磁场章节,老师会经常跟我们说到的判别方法,即“左手为力、右手为电”。既然要判断受力情况,肯定是用左手。那么请伸出左手,按照上面的安培力判断示意图。

四指并拢,大拇指与四指相互垂直,让磁感线(N极到S极)垂直穿入掌心;

四指指向电流方向;

大拇指指向该受力的方向。

通过判断方法,就可以看出,受力的方向是跟磁感线、电流方向有关。在示意图里,有四种不同情况的受力分析,有兴趣的可以根据这方法去判断下。

知道了如何判断方向后我们还需要知道受力的大小,可以分为三种情况。

当电流与磁场方向夹角为α时,则用:F=BILsinα;

当电流与磁场方向夹角为相互垂直时,则用:F=BIL,此时受力最大;

当电流与磁场方向夹角为相互平行时,则用:F=0,此时受力最小。

了解了以上知识点后,那么我们会更加的理解直流电动机工作原理,一起看看呗。

直流电动机工作原理示意图

直流电动机工作原理

当电刷加上直流电时,则电流流过线圈,观察几种线圈不同角度的运动情况:

当线圈为0°时示意图

受力分析:由左手定则可得,ab受力向上,cd受力向下,这两个力不是平衡力。

运动分析:在这对力的作用下,线圈作顺时针转动。

当线圈为90°时示意图

受力分析:由左手定则可得,ab受力向上,cd受力向下,这两个力是平衡力。

运动分析:在惯性的作用下,线圈再顺时针转动一下。

换向器:此时换向器换向,电流方向也发生改变,线圈继续顺时针转动。

当线圈为180°时示意图

受力分析:由左手定则可得,cd受力向上,ab受力向下,这两个力不是平衡力。

运动分析:在这对力的作用下,线圈作顺时针转动。

当线圈为270°时示意图

受力分析:换向器和电刷没接触,线圈不受力。

运动分析:在惯性的作用下,线圈再顺时针转动转动一下。

换向器:此时换向器又换向,电流方向也发生改变,线圈继续顺时针转动。

通过以上分析,我们概括下能得出电动机的工作原理:直流电机里边固定有环状永磁体,电流通过转子上的线圈产生安培力,当转子上的线圈与磁场平行时,再继续转受到的磁场方向将改变,因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触,从而线圈上的电流方向也改变,产生的洛伦兹力方向不变,所以电机能保持一个方向转动。


 

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