电机的原理及分类

xiaoxiao2021-02-27  231

电机的原理及分类

专用名词介绍

电机的转矩左手定则安培定则电生磁磁生电右手定则楞次定律

1. 电机的转矩

电机的转矩即为电机的扭矩,使机械元件发生转动的力量,计量单位:==牛顿*米(N*m)==,是一种力矩。 ==力矩= 力 ×力臂== 这里的力臂就可以看成电机所带动的物体的转动半径。如果电机转矩太小,就带不动所要带的物体,也就是感觉电机的“劲”不够大。 转矩的计算公式为:T=9550P/n,其中P为功率(KW),n为转速(r/min)。

2. 左手定则

电动机定则,用来判断安培力,拇指与手掌垂直且在同一平面,磁感线从掌心进入,四指指向电流方向,大拇指即为通电导线在在磁场中所受的安培力。

3. 安培定则

右手螺旋定则,右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向和电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

4. 电生磁

通电导体周围存在磁场。 可以判定磁场方向和电流的关系。电磁感应电和磁是不分开,电生磁,磁生电。如果一条通电导线处于一个磁场中,由于导线也产生磁场,那么导线产生的磁场和原有磁场就会发生相互作用,使得导线受力。这就是电动机和喇叭的基本原理。

5. 磁生电

磁生电是法拉第发现的。原理:闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在导体上就会产生电流的现象叫电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流。通过右手定则来判断感应电流的方向 。产生的条件为: - 一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,即导体在磁场中的运动方向和磁感线的方向不平行 - 电路闭合 典型的应用为交流发电机。

6. 右手定则

用来判断感应电流的方向,伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感线从手心进入,并使拇指指向导线运动方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

7. 楞次定律

感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

如果回路上的感应电流是由穿过该回路的磁通量的变化引起的,那么楞次定律可具体表述为:“感应电流在回路中产生的磁通总是反抗(或阻碍)原磁通量的变化。”我们称这个表述为通量表述,这里感应电流的“效果”是在回路中产生了磁通量;而产生感应电流的原因则是“原磁通量的变化”。可以用十二个字来形象记忆“增反减同,来拒去留,增缩减扩”。 如果感应电流是由组成回路的导体作切割磁感线运动而产生的,那么楞次定律可具体表述为:“运动导体上的感应电流受的磁场力(安培力)总是反抗(或阻碍)导体的运动”。我们不妨称这个表述为力表述,这里感应电流的“效果”是受到磁场力;而产生感应电流的“原因”是导体作切割磁感线的运动。

电机的分类

我们主要介绍直流电机的分类。

直流励磁电机直流永磁电机直流永磁无刷电机永磁交流同步电动机电励磁交流同步电动机笼型感应电动机(交流异步)绕线转子感应电动机(交流异步)单相异步电动机交流换向器电动机(异步)

直流电机的原理

基本原理就是安培定则,磁场会对通电的线框产生作用力,当连接在换向器的线框通过电刷通上电之后,会受到磁场的作用力,从而产生转动。

当转动90度后,换向器改变了线框的电流方向,使受力的方向改变了,力的方向可以通过左手定则来确定,所以能一直转下去

直流有刷电机的组成

参考资料1。 - 定子 - 转子 - 换向器 - 电刷

定子

用来产生磁场,有导磁良好的钢铁组成,磁极由U型永久磁铁产生。

转子

在直流电机中,转子也叫电枢,在电机中起着机械能与电能之间转换的部件称为电枢。交流电机中电枢是定子。转子铁芯(电枢铁芯)由导磁良好的材料2 ,转子的圆周有8个线槽,用来嵌放转子的线圈。电枢铁芯的8个线槽里嵌有8个线圈,组成电枢绕组,绕组的首尾端依次焊接。

换向器

换向器有8个铜制换向片,排成圆筒形,换向片间留有缝隙,相互绝缘。把转子线圈的引出线按规律焊接在换向片上

电刷

电刷一般由石墨块组成,是易耗品,电刷通电源,与换向器机械接触。

通电转子的在磁场中的受力:

实际直流电机模型:

直流励磁有刷电机的结构

定子部分

由励磁绕组提供主磁极,与磁轭 3 ,在1kW以上的大直流电机还有换向极,换向极也称为间极,极上套有换向极绕组。[^4x]

转子部分

转子磁芯上有12个线槽,12线的电枢绕组因为有两个主磁极,所以有两组电刷,每组电刷有两个电刷。

直流电机完整图

直流电机电枢绕组电流图

直流永磁无刷电动机

小型直流电动机都采用永久磁体励磁,而且采用电子电路进行换向。

永磁交流同步电机

通过三相电在定子绕组产生变化的磁场,永磁电磁铁随着变化的磁场转动。同步转速=50×60/p,p为磁极。启动比较麻烦。

笼型感应电动机(异步)

转子铁芯上镶嵌这 “鼠笼”,通过在在变化的磁场中产生感应电流,感应电流在磁场中受到安培力,从而产生转动。交流异步电动机没有电刷与换向器,没有直接磨损部件,故障率与维护大大减少

绕线转子感应电动机(异步)

转子绕组不是笼型,是用导线绕制的三相绕组,定子部分则相同。有集电环和电刷,方便调速和启动(只需要很小的启动电流,让转子绕组转动起来)。

启动与调速电路


电机教学网站 ↩一般用铁芯,导磁率比空气好 ↩磁轭通常指本身不生产磁场(磁力线)、在磁路中只起磁力线传输的软磁材料、磁轭普遍采用导磁率比较高的软铁、A3钢以及软磁合金来制造,在某些特殊场合,磁轭也有用铁氧体材料来制造的。形成主磁极磁力线的通路。 [^4x]: 加装换向极,串接到电枢回路中,并使换向极的磁场方向与电枢磁场方向相反,用换向极磁场抵消(实际上不能完全抵消,只是削弱了)电枢磁场,保证定子磁场不发生太大地畸变,保证电机换向,换向极通过电刷线与电枢绕组串联 ↩
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