一個默默耕耘的工程師…
1.交流異步馬達/異步感應馬達的原理
單項交流馬達定子示意圖:
a和b組成了主繞組,c和d組成了副繞組。將主繞組和副繞組連起來,a和c向外導出了兩根線。只要讓a和c的通電相序相差90°,就會在定子與轉子之間的空隙中產生一個旋轉磁場,旋轉磁場會切割定子上的硅鋼片或線圈繞組,使定子上的硅鋼片或線圈繞組產生一個力,這個力會拖動轉子發生轉動。
旋轉磁場運動很快,隨着切割的持續進行,轉子的速度在逐步逼近旋轉磁場的速度,當兩者速度一樣時,相對切割也就停止,即轉子也就降速了,一旦轉子的速度和旋轉磁場運動的速度不一樣,又會進行切割,然後到達一樣,然後又停止切割,周而復始…
也就是轉子的速度一般都比旋轉磁場的速度低,即兩者異步,所以也就稱爲異步電機。又因爲是兩根線來通電,也就稱爲單項交流異步電機。
如何讓通電相序相差90°?
在N或L線中串一個電容。
如果就是單純的串一個電容,旋轉磁場就使一個圓,非常完美;但因爲定子中的線圈繞組或硅鋼片有內阻,就類似於在電容後面串了一個電阻,這會使產生的旋轉磁場不會一個正圓,而是一個橢圓;橢圓形的旋轉磁場對轉子不會完全相對切割,即效率會降低,並且會使馬達震盪。
注意:
旋轉磁場是定子產生的,旋轉磁場位於位於定子和轉子之間的空隙中。
如果定子不是繞線或用硅鋼片,而是用一塊永磁磁鐵,將這種電機稱爲永磁電機。用磁鋼來代替繞線定子。
2.直流馬達
直流馬達的定子是用永磁體來做的,磁存儲量比較大,這樣做出來的馬達效率會比較高。並且馬達的定子和轉子是同步的,所以效率也會很高,效率一般在70%以上,有的可以增大到90%以上。
直流馬達一開始是有刷的,現在逐步在往無刷方面發展。
3.有刷直流馬達
- 內部結構
- 轉子實物圖
- 定子實物圖
- 碳刷實物圖
4.工作原理
碳刷會和換向器接觸,並向轉子導電,讓轉子產生上圖中的磁場,N端會向下吸,S端會向上吸,這樣轉子就轉動了90°,變成了如下圖所示。
當轉子轉到圖b時,立即改變轉子上的電流方向,讓轉子產生圖3所示磁場,轉子會繼續轉動。到達圖4時,再次改變轉子電流方向,從而使轉子一直都在轉動。
電流的方向改變依賴於換向器和碳刷。注意,永磁磁槓,即定子是不動的,轉子上會通電流,使其產生磁場,轉子產生的磁場和磁槓的磁場相互吸引,讓轉子發生轉動。
- 有刷直流電機模型示意圖
通過碳刷和換向器,向轉子輸入電流,讓轉子在B端產生一個N,在C端產生一個S,在A端產生一個N,轉子就會逆時針轉動。
有刷馬達的優點:相對於單項交流異步馬達來說,它的效率比較高,因爲效率高,輸出相同功率下,體積可以做得非常小,控制也比較簡單。
有刷馬達的缺點:由於有刷馬達需要一個碳刷,即碳刷會和換向器進行摩擦,碳刷會有損耗,需要經常換碳刷,非常麻煩,即使用壽命比較短,並且碳刷和換向器的接觸地方也會產生電火花,有了電火花,也就會產生電磁干擾,因爲這些原因,導致它的電流不能太大。我們將換向器和碳刷去掉,用電子元器件來代替,即機械換向變成了機械換向,因此無刷馬達孕育而生。