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。
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。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。