世界上功率消耗量的近一半是由電機消耗,因此在解決世界能源問題上,電機的高效率化被稱為是最有效的措施。
電機種類
一般情況下指將磁場內電流流通產生的力轉變為旋轉動作,在廣義范圍內還包括直線動作。
按電機驅動的電源種類,可分為DC電機和AC電機。而 根據電機旋轉原理,大致可分為以下幾種。(特殊電機除外)
關于電流、磁場和力
首先,為了便于后續電機原理說明,我們來回顧一下有關電流、磁場和力的基本定律/法則。雖然有一種懷舊的感覺,但如果平時不常使用磁性元器件,就很容易忘記這些知識。
我們結合圖片和公式來說明。
當導線框為矩形時,要考慮到作用在電流上的力。
作用于邊a、c部分的力F為
產生以中心軸為心軸的轉矩。
例如,當考慮到旋轉角度僅為θ的狀態時,與b和d成直角作用的力為sinθ,因此a部分的轉矩Ta由以下公式表示:
以相同的方式考慮c部分,則轉矩加倍,并生成由以下公式計算出來的轉矩:
由于矩形的面積為S=h?l,因此將其代入上述公式可得出以下結果:
該公式不僅適用于矩形,也適用于圓形等其他常見形狀。電機就是利用了該原理。
電機如何旋轉?
1) 電機旋轉借助磁鐵、磁力
在帶旋轉軸的永久磁鐵周圍,①旋轉磁鐵(使產生旋轉磁場),②則根據 N極與S極異極相吸、同級相斥原理,③帶旋轉軸的磁鐵將旋轉。
這就是電機旋轉的基本原理。
導線中流過電流使其周圍產生旋轉磁場(磁力)從而磁鐵旋轉,實際上與此是一樣的動作狀態。
另外,將導線繞成線圈狀,則磁力被合成,形成大的磁場通量(磁通量),產生N極和S極。
在線圈狀導線中插入鐵芯,磁力線變得容易通過,能產生更強的磁力。
2)實際旋轉電機
在此,作為旋轉電機的實際方法,介紹利用三相交流和線圈制造旋轉磁場的方法。
(三相交流是間隔120°相位的交流信號)
上述①狀態下的合成磁場對應下圖①。
上述②狀態下的合成磁場對應下圖②。
上述③狀態下的合成磁場對應下圖③。
如上所述,纏繞鐵芯的線圈分三相,間隔120°配置U相線圈、V相線圈、W相線圈,電壓高的線圈產生N極,電壓低的線圈產生S極。
各相位按正弦波變化,因此各線圈產生的極性(N極、S極)和其磁場(磁力)將發生變化。
此時,單看產生N極的線圈,按U相線圈→V相線圈→W相線圈→U相線圈依次變化,從而發生旋轉。
明出處。
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