直流发电机的模型与直流电动机相同,所不同的是电刷上不外加直流电压,而是利用原动机拖动电枢朝某一方向,如逆时针方向旋转,如图3-2所示。这时导体ab和cd分别切割N极和S极下的磁力线,产生感应电动势,电动势的方向用右手定则确定。在图示情况下,导体ab中电动势的方向由b指向a,导体cd中电动势的方向由d指向c,所以电刷A为正极性,电刷B为负极性。当电枢旋转180°时,导体cd转至N极下方,感应电动势的方向由c指向d,电刷A与cd所连换向片接触,仍为正极性;导体ab转至S极上方,感应电动势的方向变为由a指向b,电刷B与ab所连换向片接触,仍为负极性。由此可见,直流发电机电枢线圈中的感应电动势的方向是交变的,而通过换向器和电刷的作用,在电刷A和B两端输出的电动势是方向不变的直流电动势,这个过程称为整流。若在电刷A和B之间接上负载,发电机就能向负载供给直流电能。这就是直流发电机的基本工作原理。

        应该注意到,接上负载以后,电枢导体成为载流导体,导体中的电流方向与电势方向相同,利用左手定则,还可以判断出由电磁力产生的电磁转矩方向与运动方向相反,起制动作用。

        根据上述原理,可以看出直流发电机具有如下特点。

(1)直流发电机将输入机械功率转换成电功率输出;

(2)利用换向器和电刷,直流发电机将导体中的交变电势和电流整流成直流输出;

(3)直流电动机导体中的电流与运动电势方向相同;

(4)电磁转矩起制动作用。

       从以上分析可以看出,一台直流电机原则上既可以作为电动机运行,也可以作为发电机运行,这取决于外界不同的条件。将直流电源外加于电刷,输入电能,电机能将电能转换为机械能拖动生产机械旋转,作为电动机运行;如用原动机拖动直流电机的电枢旋转,输入机械能,电机能将机械能转换为直流电能,从电刷上引出直流电动势,作为发电机运行。同一台电机,既能作为电动机运行又能作为发电机运行的原理,在电机理论中称为可逆原理。

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