直流電源工程師們需要了解的電機(jī)原理
2017-6-7 10:20:55??????點(diǎn)擊：
電動(dòng)機(jī)應(yīng)用和直流電源系統(tǒng)應(yīng)用看似兩個(gè)不同領(lǐng)域的，實(shí)際在我們工作中會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者有著緊密的關(guān)聯(lián)，如很多的直流電機(jī)需要做電機(jī)老化實(shí)驗(yàn)，電機(jī)的正向和反向旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)等都需要直流電源系統(tǒng)，也可以說(shuō)在做這部分實(shí)驗(yàn)的時(shí)候都必須使用我們的直流電源系統(tǒng)來(lái)作為供電電源。那么這樣就為我們直流電源工程師們提出了一個(gè)要求，怎么能從專(zhuān)業(yè)的角度去為客戶的選型提供相關(guān)的知識(shí)，這一點(diǎn)很重要，因?yàn)檫x型的結(jié)果直接影響用戶實(shí)驗(yàn)的成敗。那么作為直流電源工程師就有必要了解一下電動(dòng)機(jī)的工作原理了。下面我們就用很通俗的3D動(dòng)畫(huà)的形式了解一下電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造及工作原理。
通過(guò)直觀的電機(jī)動(dòng)圖，來(lái)了解各電機(jī)的工作原理!
電機(jī)(俗稱(chēng)“馬達(dá)”)是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。
發(fā)電機(jī)的主要作用是利用電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
電動(dòng)機(jī)主要包括一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子和其它附件組成。在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，其在電樞鼠籠式鋁框中有電流通過(guò)并受磁場(chǎng)的作用而使其轉(zhuǎn)動(dòng)。
定子(靜止部分)
定子鐵心：電機(jī)磁路的一部分，并在其上放置定子繞組;
定子繞組：是電動(dòng)機(jī)的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng);
機(jī)座：固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護(hù)、散熱等作用;
轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)
轉(zhuǎn)子鐵心：作為電機(jī)磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組;
轉(zhuǎn)子繞組：切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn);
1.直流電動(dòng)機(jī)
直流電機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能(直流電動(dòng)機(jī))或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能(直流發(fā)電機(jī))的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。
當(dāng)它作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能;作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。
直流電機(jī)的物理模型圖：
上圖的直流電機(jī)的物理模型圖，固定部分有磁鐵，這里稱(chēng)作主磁極;固定部分還有電刷。轉(zhuǎn)動(dòng)部分有環(huán)形鐵心和繞在環(huán)形鐵心上的繞組。(其中2個(gè)小圓圈是為了方便表示該位置上的導(dǎo)體電勢(shì)或電流的方向而設(shè)置的)
動(dòng)圖
2.步進(jìn)電機(jī)
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。
在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。
可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。
步進(jìn)電機(jī)工作原理
當(dāng)電流流過(guò)定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。
當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。
它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.單向異步電動(dòng)機(jī)
異步電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。
單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理
在交流電機(jī)中，當(dāng)定子繞組通過(guò)交流電流時(shí)，建立了電樞磁動(dòng)勢(shì)，它對(duì)電機(jī)能量轉(zhuǎn)換和運(yùn)行性能都有很大影響。
所以單相交流繞組通入單相交流產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)，該磁動(dòng)勢(shì)可分解為兩個(gè)幅值相等、轉(zhuǎn)速相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和，從而在氣隙中建立正傳和反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和。
這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，并分別在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。
該電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生正、反電磁轉(zhuǎn)矩。正向電磁轉(zhuǎn)矩企圖使轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn);反向電磁轉(zhuǎn)矩企圖使轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。這兩個(gè)轉(zhuǎn)矩疊加起來(lái)就是推動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的合成轉(zhuǎn)。
4.永磁電機(jī)
永磁電機(jī)是利用永磁體提供磁場(chǎng)的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)做功，需要2個(gè)條件，一個(gè)存在磁場(chǎng)，另外一個(gè)是磁場(chǎng)中有運(yùn)動(dòng)的電流存在。
電機(jī)剖視圖展示其工作原理
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