直流電源工程師們需要了解的電機原理
2017-6-7 10:20:55??????點擊：
電動機應(yīng)用和直流電源系統(tǒng)應(yīng)用看似兩個不同領(lǐng)域的，實際在我們工作中會發(fā)現(xiàn)兩者有著緊密的關(guān)聯(lián)，如很多的直流電機需要做電機老化實驗，電機的正向和反向旋轉(zhuǎn)實驗等都需要直流電源系統(tǒng)，也可以說在做這部分實驗的時候都必須使用我們的直流電源系統(tǒng)來作為供電電源。那么這樣就為我們直流電源工程師們提出了一個要求，怎么能從專業(yè)的角度去為客戶的選型提供相關(guān)的知識，這一點很重要，因為選型的結(jié)果直接影響用戶實驗的成敗。那么作為直流電源工程師就有必要了解一下電動機的工作原理了。下面我們就用很通俗的3D動畫的形式了解一下電動機的構(gòu)造及工作原理。
通過直觀的電機動圖，來了解各電機的工作原理!
電機(俗稱“馬達”)是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(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)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械的動力源。
發(fā)電機的主要作用是利用電能轉(zhuǎn)化為機械能。
電動機主要包括一個用以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子和其它附件組成。在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，其在電樞鼠籠式鋁框中有電流通過并受磁場的作用而使其轉(zhuǎn)動。
定子(靜止部分)
定子鐵心：電機磁路的一部分，并在其上放置定子繞組;
定子繞組：是電動機的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場;
機座：固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護、散熱等作用;
轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)
轉(zhuǎn)子鐵心：作為電機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)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動機旋轉(zhuǎn);
1.直流電動機
直流電機是將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能(直流電動機)或?qū)C械能轉(zhuǎn)換成直流電能(直流發(fā)電機)的旋轉(zhuǎn)電機。它是能實現(xiàn)直流電能和機械能互相轉(zhuǎn)換的電機。
當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉(zhuǎn)換為機械能;作發(fā)電機運行時是直流發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。
直流電機的物理模型圖：
上圖的直流電機的物理模型圖，固定部分有磁鐵，這里稱作主磁極;固定部分還有電刷。轉(zhuǎn)動部分有環(huán)形鐵心和繞在環(huán)形鐵心上的繞組。(其中2個小圓圈是為了方便表示該位置上的導體電勢或電流的方向而設(shè)置的)
動圖
2.步進電機
步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。
在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度。
可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。
步進電機工作原理
當電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。
當定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進一步。
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，電機就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。
3.單向異步電動機
異步電動機又稱感應(yīng)電動機，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換為機械能量的一種交流電機。
單相異步電動機的工作原理
在交流電機中，當定子繞組通過交流電流時，建立了電樞磁動勢，它對電機能量轉(zhuǎn)換和運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)生脈振磁動勢，該磁動勢可分解為兩個幅值相等、轉(zhuǎn)速相反的旋轉(zhuǎn)磁動勢和，從而在氣隙中建立正傳和反轉(zhuǎn)磁場和。
這兩個旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導體，并分別在轉(zhuǎn)子導體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。
該電流與磁場相互作用產(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)。這兩個轉(zhuǎn)矩疊加起來就是推動電動機轉(zhuǎn)動的合成轉(zhuǎn)。
4.永磁電機
永磁電機是利用永磁體提供磁場的電動機。電動機做功，需要2個條件，一個存在磁場，另外一個是磁場中有運動的電流存在。
電機剖視圖展示其工作原理
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