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科普知識(shí)
數(shù)據(jù)分類:
交流同步電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)的工作原理

發(fā)布日期:2022-04-18 點(diǎn)擊率:77

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  電動(dòng)機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)器,它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,它主要包括一個(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。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)。這些機(jī)器中有些類型可作電動(dòng)機(jī)用,也可作發(fā)電機(jī)用。它是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。通常電動(dòng)機(jī)的作功部分作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),這種電動(dòng)機(jī)稱為轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī);也有作直線運(yùn)動(dòng)的,稱為直線電動(dòng)機(jī)。
工作原理
  電動(dòng)機(jī)(Motors)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈(也就是定子繞組)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并作用于轉(zhuǎn)子鼠籠式式閉合鋁框形成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī),電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電機(jī),可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)(電機(jī)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速)。電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成,通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的方向跟電流方向和磁感線(磁場(chǎng)方向)方向有關(guān)。電動(dòng)機(jī)工作原理是磁場(chǎng)對(duì)電流受力的作用,使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

  基本結(jié)構(gòu)

  三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),由定子、轉(zhuǎn)子和其它附件組成。

  (一)定子(靜止部分)

  1、定子鐵心

  作用:電機(jī)磁路的一部分,并在其上放置定子繞組。

  構(gòu)造:定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成,在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽,用以嵌放定子繞組。

  定子鐵心槽型有以下幾種:

  半閉口型槽:電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)較高,但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機(jī)中。

  半開(kāi)口型槽:可嵌放成型繞組,一般用于大型、中型低壓電機(jī)。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過(guò)絕緣處理后再放入槽內(nèi)。

  開(kāi)口型槽:用以嵌放成型繞組,絕緣方法方便,主要用在高壓電機(jī)中。

  2、定子繞組

  作用: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)。

  構(gòu)造:由三個(gè)在空間互隔120°電角度、隊(duì)稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成,這些繞組的各個(gè)線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。

  定子繞組的主要絕緣項(xiàng)目有以下三種:(保證繞組的各導(dǎo)電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣)。

  (1)對(duì)地絕緣:定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣。

  (2)相間絕緣:各相定子繞組間的絕緣。

  (3)匝間絕緣:每相定子繞組各線匝間的絕緣。

  電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)的接線:

  電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)都有一塊接線板,三相繞組的六個(gè)線頭排成上下兩排,并規(guī)定上排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號(hào)為1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號(hào)為6(W2)、4(U2)、5(V2),.將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡制造和維修時(shí)均應(yīng)按這個(gè)序號(hào)排列。

  3、機(jī)座

  作用: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。

  構(gòu)造:機(jī)座通常為鑄鐵件,大型異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座一般用鋼板焊成,微型電動(dòng)機(jī)的機(jī)座采用鑄鋁件。封閉式電機(jī)的機(jī)座外面有散熱筋以增加散熱面積,防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座兩端端蓋開(kāi)有通風(fēng)孔,使電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可直接對(duì)流,以利于散熱。

轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)

 

  1、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心

  作用: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。

  構(gòu)造:所用材料與定子一樣,由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成,硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔,用來(lái)安置轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來(lái)沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上,大、中型異步電動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)子直徑在300~400毫米以上)的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。

  2、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組

  作用: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)。

  構(gòu)造:分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。

  (1)鼠籠式轉(zhuǎn)子:轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個(gè)環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心,整個(gè)繞組的外形像一個(gè)鼠籠,故稱籠型繞組。小型籠型電動(dòng)機(jī)采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組,對(duì)于100KW以上的電動(dòng)機(jī)采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。

  (2)繞線式轉(zhuǎn)子:繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似,也是一個(gè)對(duì)稱的三相繞組,一般接成星形,三個(gè)出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)集流環(huán)上,再通過(guò)電刷與外電路聯(lián)接。

  特點(diǎn):結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,故繞線式電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用不如鼠籠式電動(dòng)機(jī)廣泛。但通過(guò)集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件,用以改善異步電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)性能及調(diào)速性能,故在要求一定范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速的設(shè)備,如吊車、電梯、空氣壓縮機(jī)等上面采用。

  三相異步電動(dòng)機(jī)的其它附件

  1、端蓋:支撐作用。

  2、軸承:連接轉(zhuǎn)動(dòng)部分與不動(dòng)部分。

  3、軸承端蓋:保護(hù)軸承。

  4、風(fēng)扇:冷卻電動(dòng)機(jī)。

  直流電動(dòng)機(jī)采用八角形全疊片結(jié)構(gòu),不僅空間利用率高,而且當(dāng)采用靜止整流器供電時(shí),能承受脈動(dòng)電流和快速的負(fù)載電流變化。直流電動(dòng)機(jī)一般不帶串勵(lì)繞組,適用于需要正、反轉(zhuǎn)的自動(dòng)控制技術(shù)中。根據(jù)用戶需要也可以制成帶串勵(lì)繞組。中心高100~280mm的電動(dòng)機(jī)無(wú)補(bǔ)償繞組,但中心高250mm、280mm的電動(dòng)機(jī)根據(jù)具體情況和需要可以制成帶補(bǔ)償繞組,中心高315~450mm的電動(dòng)機(jī)帶有補(bǔ)償繞組。中心高500~710mm的電動(dòng)機(jī)外形安裝尺寸及技術(shù)要求均符合IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),電機(jī)的機(jī)械尺寸公差符合ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

  直流電動(dòng)機(jī)的工作原理

  在圖中,線圈連著換向片,換向片固定于轉(zhuǎn)軸上,隨電機(jī)軸一起旋轉(zhuǎn),換向片之間及換向片與轉(zhuǎn)軸之間均互相絕緣,它們構(gòu)成的整體稱為換向器。電刷A、B在空間上固定不動(dòng)。

  在電機(jī)的兩電刷端加上直流電壓,由于電刷和換向器的作用將電能引入電樞線圈中,并保證了同一個(gè)極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向,繼而保證了該極下線圈邊所受的電磁力方向不變,保證了電動(dòng)機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn),以實(shí)現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械,這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。注意:每個(gè)線圈邊中的電流方向是交變的。

  直流發(fā)電機(jī)的工作原理

  如圖,當(dāng)用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),線圈邊將切割磁力線感應(yīng)出電勢(shì),電勢(shì)方向可據(jù)右手定則確定。由于電樞連續(xù)旋轉(zhuǎn),線圈邊ab、cd將交替地切割N極、S極下的磁力線,每個(gè)線圈邊和整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是交變的,線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是交變電動(dòng)勢(shì),但由于電刷和換向器的作用,使流過(guò)負(fù)載的電流是單方向的直流電流,這一直流電流一般是脈動(dòng)的。

直流發(fā)電機(jī)

  在圖中,電刷A所引出的電動(dòng)勢(shì)始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電動(dòng)勢(shì),它始終具有正極性;電刷B始終具有負(fù)極性。這就是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。

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