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【电动机】电动机的工作原理 电动机是如何工作的

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也许每个人都有念念不忘,爱得再卑微也咬着牙不肯放的时候。

【电动机】电动机的工作原理 电动机是如何工作的

电动机是一种旋转式机器它将电能转变为机械能它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子其导线中有电流通过并受磁场的作用而使转动这些机器中有些类型可作电动机用也可作发电机用

电动机是把电能转换成机械能的设备它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成分布于各个用户处电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机电力系统中的电动机大部分是交流电机可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)电动机主要由定子与转子组成通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关电动机工作原理是磁场对电流受力的作用使电动机转动

它是将电能转变为机械能的一种机器通常电动机的作功部分作旋转运动这种电动机称为转子电动机也有作直线运动的称为直线电动机电动机能提供的功率范围很大从毫瓦级到万千瓦级电动机的使用和控制非常方便具有自起动 加速制动反转掣住等能力能满足各种运行要求电动机的工作效率较高又没有烟尘气味不污染环境噪声也较小由于它的一系列优点所以在工农业生产交通运输国防商业及家用电器医疗电器设备等各方面广泛应用

各种电动机中应用最广的是交流异步电动机(又称感应电动机 )它使用方便 运行可靠 价格低廉 结构牢固但功率因数较低调速也较困难大容量低转速的动力机常用同步电动机(见同步电机)同步电动机不但功率因数高而且其转速与负载大小无关只决定于电网频率工作较稳定在要求宽范围调速的场合多用直流电动机但它有换向器结构复杂价格昂贵维护困难不适于恶劣环境20世纪70年代以后随着电力电子技术的发展交流电动机的调速技术渐趋成熟设备价格日益降低已开始得到应用 电动机在规定工作制式(连续式短时运行制断续周期运行制)下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率使用时需注意铭牌上的规定电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配避免出现飞车或停转电动机的调速方法很多能适应不同生产机械速度变化的要求一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化从能量消耗的角度看调速大致可分两种 ① 保持输入功率不变 通过改变调速装置的能量消耗调节输出功率以调节电动机的转速②控制电动机输入功率以调节电动机的转速

三相异步电机工作原理

异步电机的工作原理如下:当导体在磁场内切割磁力线时在导体内产生感应电流感应电机的名称由此而来

感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力 三组绕组问彼此相差120度每一组绕组都由三相交流电源中的一相供电

电动机使用了电流的磁效应原理发明这一原理的的是丹麦物理学家奥斯特

电动机的发展

1831年美国物理学家亨利设计出最初的电子式电动机受到亨利的启发一位名叫威廉里奇的人设计并造出了一台可以转动的电动机里奇的这架电动机类似于我们今天在实验室里组装的直流电动机模型

到了19世纪40年代俄国科学家雅科比使电动机变得更为实用了他用电磁铁替代永久磁铁进行工作这种新型电动机当时被装在一艘游艇上载着几名乘客驶过了涅瓦河此事引起了极大的轰动此后出生于克罗地亚的美国人特斯拉于1888年制造出了第一台感应电动机他在各种电动机中算是被应用最广的一种感应电动机会将交流电快速输入一组称为定子的外线圈继而产生一个旋转磁场转轴内的一组线圈则称为转子它会被定子的旋转磁场感应出电流然后转子会因电流变化而转变成电磁铁

美国物理学家亨利于法拉第同时作出电磁感应的伟大发现1830年8月亨利在实验中已经观察到了电磁感应现象这比法拉第发现电磁感应现象早一年但是当时亨利正在集中精力制作更大的电磁铁没有及时发表这一实验成果也没有及时的去申请专利失去了发明权可是亨利从不计较个人名利他认为知识应该为全世界人类所共享从未与法拉第争过发现权仍然专心致志地献身于科学事业亨利的高尚品德受到世人的称赞所以最后人们还是将电磁感应现象的发现归于法拉第特别值得一提的是亨利实验装置比法拉弟感应线圈更接近于现代通用的变压器

单相交流电动机的旋转原理单相交流电动机只有一个绕组转子是鼠笼式的

单相电不能产生旋转磁场.要使单相电动机能自动旋转起来我们可在定子中加上一个起动绕组起动绕组与主绕组在空间上相差90度起动绕组要串接一个合适的电容使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度即所谓的分相原理这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组将会在空间上产生(两相)旋转磁场在这个旋转磁场作用下转子就能自动起动

电机拆卸前应做哪些详细检查和试验

(1)在拆卸前要用压缩空气吹净电机表面灰尘并将表面污垢擦拭干净

(2)选择电机解体的工作地点清理现场环境

(3)熟悉电机结构特点和检修技术要求

(4)准备好解体所需工具(包括专用工具)和设备

(5)为了进一步了解电机运行中的缺陷有条件时可在拆卸前做一次检查试验为此将电机带上负载试转详细检查电机各部分温度声音振动等情况并测试电压电流转速等然后再断开负载单独做一次空载检查试验测出空载电流和空载损耗做好记录

(6)切断电源拆除电机外部接线做好记录

(7)选用合适电压的兆欧表测试电机绝缘电阻为了跟上次检修时所测的绝缘电阻值相比较以判断电机绝缘变化趋势和绝缘状态应将不同温度下测出的绝缘电阻值换算到同一温度一般换算至75℃

(8)测试吸收比K当吸收比大于1.33时表明电机绝缘不曾受潮或受潮程度不严重为了跟以前数据进行比较同样要将任意温度下测得的吸收比换算到同一温度

电动机的种类

1.按工作电源分类根据电动机工作电源的不同可分为直流电动机和交流电动机其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机

2.按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机异步电动机和同步电动机

同步电动机还可分为永磁同步电动机磁阻同步电动机和磁滞同步电动机

异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机感应电动机又分为三相异步电动机单相异步电动机和罩极异步电动机等交流换向器电动机又分为单相串励电动机交直流两用电动机和推斥电动机

直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机电磁直流电动机又分为串励直流电动机并励直流电动机他励直流电动机和复励直流电动机永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机

3.按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机电容运转式单相异步电动机电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机

4.按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机

驱动用电动机又分为电动工具(包括钻孔抛光磨光开槽切割扩孔等工具)用电动机家电(包括洗衣机电风扇电冰箱空调器录音机录像机影碟机吸尘器照相机电吹风电动剃须刀等)用电动机及其它通用小型机械设备(包括各种小型机床小型机械医疗器械电子仪器等)用电动机 控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等

5.按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机)

6.按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机低速电动机恒速电动机调速电动机

a.低速电动机又分为齿轮减速电动机电磁减速电动机力矩电动机和爪极同步电动机等

b.调速电动机除可分为有级恒速电动机无级恒速电动机有级变速电动机和无极变速电动机外还可分为电磁调速电动机直流调速电动机PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机

伺服电动机

用作自动控制装置中执行元件的微特电机又称执行电动机其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度

伺服电动机分交直流两类交流伺服电动机的工作原理与交流感应电动机相同在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf接一恒定交流电压利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化达到控制电动机运行的目的交流伺服电动机具有运行稳定可控性好响应快速灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格(要求分别小于10%~15%和小于15%~25%)等特点直流伺服电动机的工作原理与一般直流电动机相同

电动机转速n为n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j式中E为电枢反电动势K为常数j为每极磁通UaIa为电枢电压和电枢电流Ra为电枢电阻改变Ua或改变φ均可控制直流伺服电动机的转速但一般采用控制电枢电压的方法在永磁式直流伺服电动机中励磁绕组被永久磁铁所取代磁通φ恒定

直流伺服电动机具有良好的线性调节特性及快速的时间响应

伺服电动机一般分为直流伺服和交流伺服对于直流伺服马达优点是

优点精确的速度控制转矩速度特性很硬原理简单使用方便价格优势

缺点电刷换向速度限制附加阻力产生磨损微粒(对于无尘室)

对于交流伺服马达

优点良好的速度控制特性在整个速度区内可实现平滑控制几乎无振荡高效率90%以上不发热高速控制高精确位置控制(取决于何种编码器)额定运行区域内实现恒力矩低噪音没有电刷的磨损免维护不产生磨损颗粒没有火花适用于无尘间易暴环境惯量低

缺点控制较复杂驱动器参数需要现场调整PID参数整定需要更多的连线

直流伺服电动机的应用

直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬通常应用于功率稍大的系统中如随动系统中的位置控制等

交流伺服电动机的应用

交流伺服电机的输出功率一般为0.1-100W电源频率分50Hz400Hz等多种它的应用很广泛如用在各种自动控制自动记录等系统中

2024-08-11
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