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浙江山海機(jī)械有限公司,,帶你了解電機(jī)原理及幾個重要公式

2021-09-12 02:08:45

汽車,、高鐵,、飛機(jī),、風(fēng)機(jī),、機(jī)器人,、自動門,、水泵,、硬盤甚至我們最普遍擁有的手機(jī),,都安裝了電機(jī)。

很多初接觸電機(jī)的或者剛學(xué)習(xí)電機(jī)拖動知識的,,可能會覺得電機(jī)知識不好理解,,甚至看到相關(guān)的課程就頭大,有著“學(xué)分殺手”的稱呼,。下面通過零散式分享,,可以讓新手快速了解交流異步電機(jī)原理。

★電機(jī)的原理:電機(jī)的原理很簡單,,簡單的說就是利用電能在線圈上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,,并推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的裝置。學(xué)過電磁感應(yīng)定律的都知道,,通電的線圈在磁場中會受力轉(zhuǎn)動,,電機(jī)的基本原理就是如此,這是初中物理的知識,。

★電機(jī)結(jié)構(gòu):拆開過電機(jī)的人都知道,,電機(jī)主要是兩部分組成,,固定不動的定子部分以及轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子部分,具體如下:

1,、定子(靜止部分)

  • 定子鐵心:電機(jī)磁路重要部分,,并在其上放置定子繞組;
  • 定子繞組:就是線圈,,電動機(jī)的電路部分,,接電源,用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,;
  • 機(jī)座:固定定子鐵心及電機(jī)端蓋,,并起防護(hù)、散熱等作用,;
  • 2,、轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)
  • 轉(zhuǎn)子鐵心:電機(jī)磁路的重要部分,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)矩從而使電動機(jī)旋轉(zhuǎn);

★電機(jī)的幾個計算公式:

1,、電磁相關(guān)的

1)電動機(jī)的感應(yīng)電動勢公式:E=4.44*f*N*Φ,,E為線圈電動勢、 f為頻率 ,、 S為環(huán)繞出的導(dǎo)體(比如鐵芯)橫截面積,、 N為匝數(shù)、Φ是磁通,。

公式是怎么推導(dǎo)來的,,這些事情我們就不去鉆研了,我們主要是看看怎么利用它,。感應(yīng)電動勢是電磁感應(yīng)的本質(zhì),,有感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體閉合后,就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,。感應(yīng)電流在磁場中就會受到安培力,,產(chǎn)生磁矩,從而推動線圈轉(zhuǎn)動,。

從上面公式知道,,電動勢大小與電源頻率、線圈匝數(shù)及磁通量成正比,。

磁通量計算公式Φ=B*S*COSθ,,當(dāng)面積為S的平面與磁場方向垂直的時候,角θ為0,,COSθ就等于1,,公式就變成Φ=B*S,。

將上面兩個公式結(jié)合一下,就可以得到電機(jī)磁通強(qiáng)度計算公式為:B=E/(4.44*f*N*S),。

2)另外一個是安培力公式,,我們要知道線圈受到的力是多少,就需要這個公式F=I*L*B*sinα,,其中I為電流強(qiáng)度,,L為導(dǎo)體長度,B為磁場強(qiáng)度,,α是電流方向與磁場方向間的夾角,。當(dāng)導(dǎo)線垂直于磁場時候,公式就變成F=I*L*B了(如果是N匝線圈的話,,磁通B就是N匝線圈的總磁通,,而不需要再乘N了)。

知道了受力,,就知道轉(zhuǎn)矩,,轉(zhuǎn)矩等于扭力乘以作用半徑,T=r*F=r*I*B*L(向量乘積),。通過功率=力*速度(P=F*V)以及線速度V=2πR*每秒轉(zhuǎn)速(n秒)兩個公式 ,,可以與功率建立上關(guān)系,得到下面序號3的公式,。不過要注意,,這時候使用實(shí)際輸出扭矩,,所以計算出的功率是輸出功率,。

2、交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速計算公式:n=60f/P,,這個很簡單,,轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比,與電機(jī)極對子(記住是一對)數(shù)成反比,,直接套用公式就好,。不過這個公式實(shí)際計算出是同步轉(zhuǎn)速(旋轉(zhuǎn)磁場速度),異步電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速會略低于同步轉(zhuǎn)速,,所以我們往往會看到4極電機(jī)一般是1400多轉(zhuǎn),,達(dá)不到1500轉(zhuǎn)。

3,、電機(jī)轉(zhuǎn)矩,、功率計轉(zhuǎn)速的關(guān)系:T=9550P/n(P是電機(jī)功率、n是電機(jī)轉(zhuǎn)速),,可以從上面序號1內(nèi)容中推導(dǎo)出來,,不過我們沒必要學(xué)會推導(dǎo),,記住這個計算公式就可以。不過再次提醒,,公式中功率P不是輸入功率,,而是輸出功率,由于電機(jī)有損耗,,輸入功率不等于輸出功率,。但是書本上往往理想化,將輸入功率等于輸出功率了,。

圖片

4,、電機(jī)功率(輸入功率):

1)單相電機(jī)功率計算公式:P=U*I*cosφ,如果功率因數(shù)為0.8,,電壓為220V,,電流為2A,那么功率P=0.22×2×0.8=0.352KW,。

2)三相電機(jī)功率計算公式:P=1.732*U*I*cosφ(cosφ為功率因素,、U為負(fù)載線電壓、I為負(fù)載線電流),。不過這類的U和I與電機(jī)的接法有關(guān),,星形接法的時候,由于三個相隔120°電壓的線圈公共端連接一起,,形成一個0點(diǎn),,所以加載在負(fù)載線圈的電壓實(shí)際是相電壓;而三角形接法時,,每個線圈兩端各連一根電源線,,所以加載負(fù)載線圈上的電壓就是線電壓。如果使用的是我們常用的3相380V電壓,,星形接法時候線圈是220V,,而三角形則是380V,P=U*I=U^2/R,,所以三角形接法時功率是星形接法的3倍,,這也就是為什么大功率電機(jī)采用星三角降壓啟動的原因。

掌握了上面的公式,,理解透徹,,電機(jī)的原理就不會在困惑了,也不會在怕學(xué)習(xí)電機(jī)拖動這種高掛科的課程,。

★電機(jī)的其他部件

1)風(fēng)扇:一般安裝在電機(jī)尾部,,用于給電機(jī)散熱;

2)接線盒:用于接入電源,,如交流三相異步電機(jī),,還可以根據(jù)需要接星形或者三角形,;

3)軸承:連接電機(jī)旋轉(zhuǎn)和不動部分;

4,、端蓋:電機(jī)外面的前后蓋子,,起支撐作用。
來源:旺材伺服與運(yùn)動控制
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