全球近一半的电力消耗是由电机消耗的,因此提高电机的效率被认为是解决世界能源问题的最有效措施。
电机类型
一般来说,它是指将磁场中电流流动产生的力转化为旋转运动,广义上还包括直线运动。
根据驱动电机所用电源的类型,可分为直流电机和交流电机。根据电机转动原理,大致可分为以下几类。 (特殊电机除外)
关于电流、磁场和力
首先,为了方便后续讲解电机原理,我们回顾一下关于电流、磁场、力的基本定律/规律。虽然有一种怀旧的感觉,但如果不经常使用磁性元件,很容易忘记这些知识。
我们用图片和公式来说明。
当引线框架为矩形时,必须考虑作用在电流上的力。
作用在边a 和c 上的力F 为
产生以中心轴为中心的扭矩。
例如,当考虑旋转角度仅为的状态时,与b和d成直角作用的力为sin,因此a部分的扭矩Ta由以下公式:表示
以同样的方式考虑c 部分,扭矩加倍,得出的扭矩计算如下:
由于矩形的面积为S=hl,将其代入上式可得到以下结果:
该公式不仅适用于矩形,也适用于圆形等其他常见形状。电机就利用了这一原理。
电机如何转动?
1)电机借助磁铁和磁力旋转
围绕带有转轴的永磁体,使磁体旋转(产生旋转磁场),根据N极和S极相互吸引和相互排斥的原理,带有转轴的磁体会旋转。
这就是电机旋转的基本原理。
当电流流过导线时,其周围会产生旋转磁场(磁力),导致磁铁旋转。这其实也是同样的运行状态。
另外,当导线绕成线圈形状时,磁力结合形成很大的磁场通量(磁通量),产生N极和S极。
在线圈状的电线中插入铁芯,使磁力线更容易通过,产生更强的磁力。
2) 实际旋转电机
这里,作为旋转电机的实用方法,介绍使用三相交流电和线圈来产生旋转磁场的方法。
(三相交流是相位间隔为120的交流信号)
上述状态下的合成磁场对应下图。
上述状态下的合成磁场对应下图。
上述状态下的合成磁场对应下图。
如上所述,绕在铁芯上的线圈分为三相,U相线圈、V相线圈、W相线圈以120的间隔排列。高电压线圈产生N极,低电压线圈产生S极。
每个相位以正弦波变化,因此每个线圈产生的极性(N极,S极)及其磁场(磁力)都会变化。
此时,仅看产生N极的线圈,顺序从U相线圈V相线圈W相线圈U相线圈发生变化,从而引起旋转。
显示来源。