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電機原理基礎(chǔ)知識 (1)
一、小功率電動機的分類 按國家標準規(guī)定,小功率電動機指折算至1500r/min(轉(zhuǎn)/分)時連續(xù)額定功率不超過1.1kw的電動機,也稱為微電動機或馬力電動機,其分類如下:
1、小功率電動機分為以下4種:
1) 小功率異步電動機;
?、?三相異步電動機;
?、?單相電阻起動電動機;
③ 單相電容起動電動機;
?、?單相電容運轉(zhuǎn)電動機;
?、?單相電容雙值電動機;
⑥ 罩極異步電動機。
2) 小功率同步電動機;
?、?永磁同步電動機;
?、?磁阻同步電動機;
?、?磁滯(zhi)同步電動機;
3) 小功率直流電動機;
?、?有刷直流電動機;
A、勵磁直流電動機;B、永磁直流電動機。
?、?無刷直流電動機。
4) 小功率交流換向器電動機;
?、?單相串激電動機;
?、?交直流兩用電動機;
③ 推斥電動機。
二、電機的運行原理
1、安培環(huán)路定律——全電流定律本定律闡(chan
)述電流產(chǎn)生磁場的規(guī)律,由式表達:上式說明沿任一條閉合回路L,磁場強度的線積分等于該閉合路所包圍的全電流。
將全電流定律用到電機中,由于電機磁路通常可按不同的材料和幾何尺寸分成幾段,每段中的磁場強度是相同的,因此可將上式寫成:Hi----第i段磁路磁場強度(A/m)Li----第i段磁路計算長度(m)Wi----磁勢(A)W---線圈匝數(shù)
磁場感應(yīng)電流產(chǎn)生的強弱及方向由磁感應(yīng)強度表示。形象的描繪磁場用磁力線,磁力線是閉合曲線,磁力線的方向與產(chǎn)生磁場的電流之間符合右螺旋法則。穿過單位面積的磁力線數(shù)就是感應(yīng)強度B.磁感應(yīng)強度不僅與電流有關(guān),而且與周圍介質(zhì)有關(guān),當(dāng)周圍放有鐵磁物質(zhì)時,磁場會大大加強,這是因為不同的介質(zhì)有不同的磁導(dǎo)率,磁導(dǎo)率用u0表示。真空磁導(dǎo)率磁場物質(zhì)u為u0的幾百倍至幾千倍,而且與磁場強度有關(guān),不是常數(shù),磁場強與磁感應(yīng)強度關(guān)系為H=B/u式中B—— 表示磁感應(yīng)強度(T)U——表示磁導(dǎo)率(H/m)H——表示磁場強度,也叫磁勢(A/m)在均勻磁場中,穿過面積S的磁力線定義為磁通。
2、電磁力定律本定律
闡述處于磁場中的載流導(dǎo)體受有電磁力作用。當(dāng)磁場與載流導(dǎo)體相互垂直時,作用在導(dǎo)體相互垂直時,作用在導(dǎo)體的電磁力為f=BiL式中
f——電磁力(N)
B———磁感應(yīng)強度(T)
i-----導(dǎo)體的電流(A)
L-----導(dǎo)體的有效長度(m)
電磁力f的方向由左手定則判定:磁通指向手心,伸直四指指電流方向,垂直的拇指指電磁方向。
3、電磁感應(yīng)定律本定律
闡述磁通變化產(chǎn)生感生電勢的規(guī)律。
?、抛兓磐óa(chǎn)生的感應(yīng)電勢——變壓器電勢
式中W—與磁通Φ相交鏈的線圈匝數(shù)Φ—與線圈交鏈的磁通(Wb)t—時間(s)e—感應(yīng)動勢(V)
?、魄懈铍妱荩瑢?dǎo)線在磁場中運動并切割磁力線時,導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢:e=BL.V式中B—磁感應(yīng)強度(T)L—導(dǎo)線有效長度V—導(dǎo)線垂直于磁場的運動速度
上式感應(yīng)電勢方向由右手定則確定,手心迎著磁通、垂直的拇指指向?qū)w運動方向,平行四指指向感應(yīng)電勢方向。
4、能量守恒原理
在質(zhì)量不變的物理系統(tǒng)中,能量總是守恒的,能量既不能憑空產(chǎn)生,也不能憑空消失,而僅能變換的形式。在電動機能量的平衡關(guān)系式為:電源輸入的電能=磁場儲能的增加+熱能的能量損耗+機械能的輸出式中:轉(zhuǎn)換為熱能的能量損耗主要包括三部分
?、哦ā⑥D(zhuǎn)子繞組銅耗;
?、平蛔兇磐ㄔ阼F芯的鐵耗;
⑶通風(fēng)、摩擦產(chǎn)生的機械損耗。
三、單相異步電動機工作原理
在三項點集中,當(dāng)定子三相繞組接到三相交流電源時,對稱三相交流電流在
三相對稱繞組中流通,產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁勢和磁場,從下圖表示:電流隨時間變化,產(chǎn)生磁勢和磁場在空間旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)速度由電源頻率f和電機極數(shù)p決定。n=2x60/p*f式中n—旋轉(zhuǎn)磁轉(zhuǎn)速(r/min)p—電機極數(shù)
f—電源頻率(HZ)在單相電機中,由于單相繞組產(chǎn)生的使脈振磁場,電機沒有起動轉(zhuǎn)矩,不能起動,如下圖所示:
因此在單相電機定子鐵芯中嵌放兩繞組且其軸線在空間相隔90°電角度,兩相繞組的線徑、匝數(shù)分布個不相同,其中一項繞組稱為主繞組(用M表示)。另一項繞組稱為付繞組(用A表示)。付繞組鐵移相元件接入電源。結(jié)構(gòu)原理如下圖:
在單相電機中,若定子上的主、付兩相繞組完全對稱,兩相繞組接到兩相對稱電源,則與三相電機一樣也產(chǎn)生在空間旋轉(zhuǎn)的圓形旋轉(zhuǎn)磁勢和磁場,如下圖:
可見對稱繞組通入對稱兩相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢與三相電機產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢一樣。其旋轉(zhuǎn)速度與電源頻率和電機極數(shù)有關(guān):n=120f/p
在單相電機的轉(zhuǎn)子中鑄有許多彼此相連通的鼠籠形鋁導(dǎo)條。
當(dāng)電機中磁場以n速度旋轉(zhuǎn)時,處于旋轉(zhuǎn)磁場中的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條就會切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢和感應(yīng)電流,感應(yīng)電流在磁場的作用下產(chǎn)生電磁力和電磁力矩,形成一定得轉(zhuǎn)速n’。一般情況下電機轉(zhuǎn)速n’不等于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n。因為n’=n時,轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對旋轉(zhuǎn)磁場是靜止的,導(dǎo)條中就不會產(chǎn)生感應(yīng)電勢和感應(yīng)電流,電機就不會電磁力矩,電機的轉(zhuǎn)速就會自然下降。因轉(zhuǎn)子速度始終低于旋轉(zhuǎn)磁場速度,故此種電機為“單相異步電動機”。
四、電容運轉(zhuǎn)單相異步
電動機工作繞組及主繞組M與副繞組A的軸線在空間相隔90°電角度,副繞組串聯(lián)一個電容C在于工作繞組并接與電源,由于付繞組串聯(lián)了電容所以副繞組中的電流在相位上超前于主繞組電流,這樣由單相電流i分解成具有時間相位差的兩相電流iM和Ia,因而電機的兩相繞組能產(chǎn)生圓形或橢圓形的旋轉(zhuǎn)磁場。