直流电机工作原理

直流电机的工作原理基于电磁相互作用定律。根据该定律，每当将载流导体或线圈放置在磁场中时，导体或线圈就会受到电磁力。

该力的大小由下式给出：

$$\mathrm{\mathit{F=BIL}}$$

在哪里，

该力的方向可以通过弗莱明左手定则 (FLHR)确定，我们在本教程的模块 1（基本概念）中讨论了该定则。

为了理解直流电机的工作原理，请考虑如图 1 所示的两极直流电机。

当该直流电机的端子连接到外部直流电源时，机器内部会发生以下两种现象 -

因为在这种情况下，每个导体都承载电流并放置在磁场中。由于电流和磁场之间的相互作用，机械力作用在导体上。

通过应用弗莱明左手定则，很明显，每个导体上的机械力倾向于使导体沿逆时针方向移动。所有导体上的机械力加在一起产生驱动扭矩，使电枢旋转。

当导体从一极移动到另一极时，该导体中的电流由于换向作用而反向，同时受到下一个相反极性极的影响。结果，导体上的力的方向保持不变。这样，直流电动机的电枢就沿一个方向连续旋转。

直流电机电枢扭矩

直流电动机的电枢绕其轴线旋转。因此，作用在电枢上的机械力称为电枢扭矩。它被定义为作用在电枢导体上的力的转动力矩，由下式给出：

$$\mathrm{\mathit{\tau _{a}}/conductor\:=\:\mathit{F\times r}}$$

其中，F是每个导体上的力，r是电枢的平均半径。

如果 Z 是电枢中的导体数量，则总电枢扭矩由下式给出：

$$\mathrm{\因此 \mathit{\tau _{a}}\:=\:\mathit{ZF\times r}\:=\:\mathit{ZBIL\times r}}$$

自从，

$$\mathrm{\mathit{B}\:=\:\frac{\mathit{\phi }}{\mathit{a}};\:\mathit{I\:=\:\frac{I_{a }}{A}};\mathit{a\:=\:\frac{\mathrm{2}\pi rl}{P}}}$$

其中，$\phi$为每极磁通，$\mathit{I_{a}}$为电枢电流，l为每个电枢导体的有效长度，A为并联路径数，P为极数。然后，

$$\mathrm{\mathit{\tau _{a}}\:=\:\frac{\mathit{Z\phi I_{a}}P}{\mathrm{2}\pi A}}$$

因为对于给定的直流电机，Z、P和A是固定的。

$$\mathrm{\因此 \mathit{\tau _{a}}\propto \mathit{\phi I_{a}}}$$

因此，直流电机中的扭矩与每极磁通和电枢电流成正比。