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    电机的物理基础知识

    2023-1-19 22:04| 发布者: admin| 查看: 19| 评论: 0

    摘要: 流电机的情况下有“同步和异步”的区别同步异步指的是转子转速与定子旋转磁场转速是同步(相同)还是异步(滞后),因而只有交流能产生旋转磁场,只有交流电机有同步异步的概念。同步电机——原理:靠“磁场总是沿着 ...

    流电机的情况下有“同步和异步”的区别

        同步异步指的是转子转速与定子旋转磁场转速是同步(相同)还是异步(滞后),因而只有交流能产生旋转磁场,只有交流电机有同步异步的概念。


        同步电机——原理:靠“磁场总是沿着磁路最短的方向上走”实现转子磁极与定子旋转磁场磁极逐一对应,转子磁极转速与旋转磁场转速相同。特点:同步电机无论作为电动机还是发电机使用,其转速与交流电频率之间将严格不变。同步电机转速恒定,不受负载变化影响。

    异步电机——原理:靠感应来实现运动,定子旋转磁场切割鼠笼,使鼠笼产生感应电流,感应电流受力使转子旋转。转子转速与定子旋转磁场转速必须有转速差才能形成磁场切割鼠笼,产生感应电流。

    区别:

    (1)同步电机可以发出无功功率,也可以吸收;异步电机只能吸收无功。

    (2)同步电机的转速与交流工频50Hz电源同步,即2极电机3000转、4极1500、6极1000等。异步电机的转速则稍微滞后,即2极2880、4极1440、6极960等。

    (3)同步电动机的电流在相位上是超前于电压的,即同步电动机是一个容性负载。同步电动机可以用以改进供电系统的功率因素。


    三相异步电动机(鼠笼)

    (1)结构:

    转子:鼠笼

    定子:3绕组

    (2)原理:

    三相异步电机(Triple-phase asynchronous
    motor)是感应电动机的一种,同时接入380V三相交流电流(相位差120度)形成旋转磁场,鼠笼产生感应电流,进而运动。靠感应来实现运动,定子旋转磁场切割鼠笼,使鼠笼产生感应电流,感应电流受力使转子旋转。转子转速与定子旋转磁场转速必须有转速差才能形成磁场切割鼠笼,产生感应电流。

    (3)启动:

    星三角启动、降压启动。

    (4)换向:

    交换定子三相中任意两个接头的接线。

     (5)调速:

    调速困难。

    (6)特点:

    由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速旋转,存在转差率,所以叫三相异步电动机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。

    与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省各种材料。按转子结构的不同,三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用,其主要缺点是调速困难。

    电机的旋转原理


    01

    电流、磁场和力


    首先,为了便于后续电机原理说明,我们来回顾一下有关电流、磁场和力的基本定律/法则。虽然有一种怀旧的感觉,但如果平时不常使用磁性元器件,就很容易忘记这些知识。

    02

    旋转原理详解


    下面介绍一下电机的旋转原理。我们结合图片和公式来说明。

    当导线框为矩形时,要考虑到作用在电流上的力。


    作用于边a、c部分的力F为:

    产生以中心轴为心轴的转矩。

    例如,当考虑到旋转角度仅为θ的状态时,与b和d成直角作用的力为sinθ,因此a部分的转矩Ta由以下公式表示:

    以相同的方式考虑c部分,则转矩加倍,并生成由以下公式计算出来的转矩:

    由于矩形的面积为S=hl,因此将其代入上述公式可得出以下结果:

    该公式不仅适用于矩形,也适用于圆形等其他常见形状。电机就是利用了该原理。

    关键要点:

    电机的旋转原理遵循电流、磁场和力相关的定律(法则)。



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