西门子I/O端子板

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质中，可以发现其磁感应强度不同，说明不同介质的导磁性能不同。磁导率表征物质的导磁性能，其单位是

物质按导磁性能强弱可分为三类：顺磁性物质，如空气、铝、铬等，其磁导率略大于真空磁导率；逆磁性物质，如铜、氢、铅等，其磁导率略小于真空磁导率；铁磁性物质，如铁、钴、镍、钢等，其磁导率μFe比真空磁导率大得多，并且不为常数。

实验表明，所有非铁磁材料的磁导率都接近于真空的磁导率，而磁铁材料的磁导率远远大于真空的磁导率。因此在同样的电流下，铁芯线圈的磁通比空心的线圈磁通大得多。

磁场强度用符号H表示，其定义为

其中，磁通密度的单位是；磁场强度H表示单位长度磁路上作用的磁动势，磁动势的单位是A，磁场强度的单位是。当磁通密度一定时，磁导率越大，所需的磁动势越小。为此，电机中采用了导磁性能好的铁磁材料构成主磁路，如硅钢片、钢板、铸钢，其磁导率。

 磁化曲线当磁场强度由变化时，磁化曲线的轨迹为分析方法同

由于磁滞现象，磁化曲线的上升曲线和下降曲线不重合，二者围成对称于原点的闭合曲线 称为磁滞回线。对同一种材料取不同的值可测得若干条磁滞回线，过原点将所有磁滞回线的顶点连接起来，就可得到一条工程上常用的基本磁化曲线。

不同的铁磁材料，其磁滞回线形状各不相同，可

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金等，其磁滞回线的面积较宽，均较大，可用来制造**磁铁、磁滞电机等。电机拖动与控制”是机电专业的技术基础课之一。它主要从电机拖动系统的要求出发，分析研究交、直流电机和变压器的基本结构、工作原理、基本电磁关系和运行特性。特别是深入、系统地讨论电机拖动装置的静态和动态特性，直流电机是实现直流电能和机械能互相转换的电气设备。其中将直流电能转换为机械能的称为直流电动机，将机械能转换为直流电能的称为直流发电机。

直流电动机的主要优点是启动性能和调速性能好、过载能力大，因此，应用于对启动和调速性能要求较高的生产机械。例如大型机床、电力机车、内燃机车、城市电车、电梯、轧钢机、矿井卷扬机、船舶机械、造纸机和纺织机等都广泛采用直流电动机作为原动机。

直流电机的主要缺点是存在电流换向问题。由于这个问题的存在，使其结构、生产工艺复杂化，且使用有色金属多，价格昂贵，运行可靠性差。随着近年电力电子学和微电子学的迅速发展，将来在很多领域内，直流电动机将逐步为交流调速电动机所取代，直流发电机则正在被电力电子器件整流装置所取代。不过在今后一个相当长的时间内，直流电机仍在许多场合继续发挥作用。它所研究的电机拖动装置的基本理论，在一定程度上体现了本专业的性质和基本任务。直流电机可以分为直流发电机和直流电动机两大类，其工作原理可以通过直流电机的简化模型进行说明。

直流发电机的工作原理

直流发电机的工作原理就是将电枢线圈中感应的交变电势靠换向器的作用，从电刷端引出时成为直流电势的原理。为直流发电机的模型图。在定子主磁极之间有一转子铁芯。定子与

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转动，整个转动部分称为电枢。转子线圈与外电路的连接，是通过压在换向片上固定不动的电刷实现的。

当转子在原动机的拖动下按逆时针方向匀速旋转时，根据电磁感应定律可知，线圈的有效边切割磁力线，线圈中将产生感应电动势。时刻，用右手定则可确定电动势方向为于是对外电路来说，电刷呈正电位，极性，电刷B呈负电位，极性为

当线圈旋转后，所示时刻，电动势方向为由于电刷A始终与转到N极下的有效边相接触，电刷B始终与转到S极上的有效边相接触，所以，对外电路来说，电刷A仍呈正电位，极性为，电刷B仍呈负电位，极性为。

由此可见，线圈中的感应电动势虽然改变方向，但电刷引出的电动势方向却始终不变，从而获得直流电动势输出。为直流电动机的模型图。电刷接上直流电源，电流从电刷A流入，由电刷B流出。刻，线圈中电流方向，根据电磁力定律，用左手定则可确定线圈将受到逆时针方向的转矩作用。

当线圈旋转后，线圈有效边处于极下，处于极上，但在线圈中流过的电流方向也改变为所以线圈仍然受到逆时针方向的转矩作用。线圈始终保持同一旋转方向。

换向器由互相绝缘的换向片构成，装在轴上与电枢一同旋转，换向器又与两个固定不动的电刷A、B相接触，这样当直流电压加于电刷时，换向器的作用使外电路的直流电流改为线圈内的交变电流，这种换向作用称为逆变，以保证每极下导体中所流过的电流方向不变，从而使电机连续地旋转。

动机加上直流电源后，转子线圈上有电流流过。根据电磁力定律，带电线圈在磁场中受到电磁力的作用而产生电磁转矩。换向器使外电路的直流电流改为线圈内的交变电流，以保证每极下导体中所流过的电流方向不变，持续产生的电磁转矩使电动机带动负载做功。这就是直流电动机的工作原理。

实际的直流电动机，电枢圆周上均匀地嵌放许多线圈，相应地，换向器由许多换向片组成，使电枢线圈所产生的总的电磁转矩足够大并且比较均匀，电动机的转速也就比较均匀。

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，电机的实际运行方式取决于外界不同的条件。将直流电源加于电刷，输入电能，将电能转换为机械能，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，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，称为电机的可逆原理。但是在设计电机时，需考虑两者运行的特点有一些差别。例如，如果作为发电机则应在同一电压等级下，发电机比电动机的额定电压值稍高，以补偿电源至负载沿路的电压损失。

直流电机的基本结构

直流电机由定子和转子两大部分构成。定子产生磁场，转子产生感应电动势或电磁转矩。

定子部分包括机座、主磁极、换向磁极