直流電機(Direct Current machine):用于實現(xiàn)直流電能和機械能相互轉(zhuǎn)換的電機。
交流電機(Alternating Current dynamo):是用于實現(xiàn)交流電能和機械能相互轉(zhuǎn)換的電機。
一、直流電機與交流電機工作原理的區(qū)別
1、直流電機工作原理
電流沿著電源正極流經(jīng)上方電刷,電刷和換向片相互摩擦,電流經(jīng)過上方的換向片*,流進(jìn)繞組線圈(下稱“線圈”),從線圈的下方流出,經(jīng)過下方的換向片和電刷流回電源負(fù)極,形成閉合回路。因線圈在主磁極的磁場中受到電磁力作用且線圈兩端電流方向不同,所以兩個線圈邊受到大小相同方向相反的電磁力,兩個電磁力剛好形成電磁轉(zhuǎn)矩,在電磁轉(zhuǎn)矩的拉動下,線圈開始轉(zhuǎn)動。直流電機中線圈嵌放在轉(zhuǎn)子槽中,電動機就開始轉(zhuǎn)動。
上下?lián)Q向片跟著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動,電刷固定不動,轉(zhuǎn)動半圈以后,下方的線圈到了上方,上方的線圈到了下方,但由于換向片的存在,現(xiàn)在處在上方線圈內(nèi)的電流方向和原來處在上方的線圈變的電流的方向一樣,因此受到的電磁力方向不變,下方同樣如此。所以從空間上看,在相同位置的線圈邊受的電磁力方向是保持不變的,這保證了電機的循環(huán)轉(zhuǎn)動。
但由于線圈轉(zhuǎn)到不同位置時磁場不同,線圈所受的電磁力也在時刻變化,所以單個線圈轉(zhuǎn)動時受力不穩(wěn)定,因此電機通過安裝多個線圈來保證受力均勻和穩(wěn)定。
2、交流電機工作原理
交流電機分同步電機和異步電機,同步和異步指的是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和定子產(chǎn)生的磁場速度是否一樣。從功能上劃分,同步電機主要用作發(fā)電機,異步電機主要是電動機。按照相數(shù)又有單相同步電機、三相同步電機、單相異步電機、三相異步電機。要完全理解這個問題,我們需要理解這兩種電機的原理。
先看下三相交流電機:
當(dāng)電機的三相定子繞組通入三相交流電后,將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組,從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流(轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路)。
以三相同步電機和三相異步電機為例講述交流電機的工作原理。
(1)三相同步電機
同步電機轉(zhuǎn)子為勵磁繞組或永磁體,這里可以簡單理解成通電就帶有磁場或本體帶有磁場,并具有N和S兩個磁極。三相同步電機工作時,定子繞組接到三相電源上,根據(jù)三相電流通過三相繞組形成以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場,根據(jù)同性相吸、異性相斥的原理,定子的旋轉(zhuǎn)磁場以磁拉力拖著轉(zhuǎn)子磁場一同轉(zhuǎn),它們之間沒有相對運動,所以稱“同步”。
這里的轉(zhuǎn)子也不是單純的一個磁鐵,單個磁鐵會因為磁極方向單一導(dǎo)致受力不均,因此一般是將更多個磁鐵放在定子上組成定子磁組,就形成了一個N極S極間隔的永磁轉(zhuǎn)子,這樣磁場中的轉(zhuǎn)子由于任意方向都有磁鐵受力,使得轉(zhuǎn)子穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)起來。
(2)三相異步電機
三相異步電機的轉(zhuǎn)子由鐵芯和繞組組成,像鼠籠子一樣,又稱鼠籠式異步電動機。
交流異步電機沒有永磁體,它的轉(zhuǎn)子和定子都是靠通電才能產(chǎn)生磁場。在交流電機的定子上通三相對稱交流電,定子不動,僅通過電流的變化就能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的合成磁場,這個磁場像一個繞著定子旋轉(zhuǎn)的磁鐵。在定子內(nèi)部放一個閉合的線圈,閉合線圈里就會感應(yīng)出電動勢和電流,進(jìn)而產(chǎn)生電磁力使閉合線圈轉(zhuǎn)動。內(nèi)部轉(zhuǎn)子會被定子磁場牽引著轉(zhuǎn)動,因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速會比定子磁場的轉(zhuǎn)速慢,會有一個速度差(稱為轉(zhuǎn)差或滑差),正因為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子磁場轉(zhuǎn)速不同,才稱為異步電機。
二、 直流電機與交流電機的性能區(qū)別
注*:換向片是換向器內(nèi)的一部份,是換向器上面的梯形銅排。換向器由換向片、云母片、V形絕緣環(huán)、壓圈和緊固件組成。
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