直流電機(jī)和交流電機(jī)的工作原理和區(qū)別
我用最簡(jiǎn)潔最易懂的方式來(lái)說(shuō)一下直流電機(jī)和交流電機(jī)的工作原理和區(qū)別。
上圖就是直流電動(dòng)機(jī)最簡(jiǎn)單的物理模型。
工作原理:
1.直流電源電流順著電源正極流到了左邊的電刷上面,電刷和換向器相互摩擦,電流經(jīng)過(guò)左邊的換向器(也叫換向片,這個(gè)電機(jī)有左右兩個(gè)換向片)流進(jìn)線圈,從線圈的右邊流出來(lái),經(jīng)過(guò)右邊的換向片和右邊的電刷流回到電源的負(fù)極,形成了閉合回路。
2.由于線圈處在主磁極(圖中的N和S)的磁場(chǎng)中,線圈會(huì)受到電磁力的作用,線圈的兩個(gè)邊由于電流的方向不同(左邊的電流向里流,右邊的向外流),所以?xún)蓚€(gè)線圈邊受到大小相同方向相反的電磁力,這兩個(gè)電磁力剛好形成了電磁轉(zhuǎn)矩,在電磁轉(zhuǎn)矩的拉動(dòng)下,線圈開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)了。直流電機(jī)中線圈嵌放在轉(zhuǎn)子槽中,電動(dòng)機(jī)就開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)了。
3.左右換向片跟著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),而電刷固定不動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以后,右邊的線圈到了左邊,左邊的線圈到了右邊,但是由于換向片的存在,現(xiàn)在處在左邊的線圈內(nèi)的電流方向和原來(lái)處在左邊的線圈變的電流的方向一樣流向里,所以受到的電磁力方向不變,右邊也一樣。所以從空間上看,在相同位置的線圈邊受的電磁力方向是一直不變的,這就保證了電機(jī)的循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.但是一個(gè)線圈,由于這個(gè)線圈轉(zhuǎn)到不同位置時(shí)磁場(chǎng)是不相同的,導(dǎo)致了線圈所受的電磁力也一直在變,所以線圈轉(zhuǎn)起來(lái)不穩(wěn)定,忽快忽慢。所以可以通過(guò)多安裝幾個(gè)線圈來(lái)保證線圈受力均勻和穩(wěn)定。
于是就有了這樣的,
甚至這樣的電機(jī)模型。
再說(shuō)外面的兩個(gè)磁極,其實(shí)是有勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的電磁鐵,小電機(jī)中有永磁鐵,稍微大一點(diǎn)的都會(huì)用電磁鐵。
模型是模型,但真實(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)子是這個(gè)樣子的。
再說(shuō)交流電機(jī):
交流電機(jī)分同步和異步電機(jī),同步主要用作發(fā)電機(jī),異步主要是電動(dòng)機(jī)。我主要說(shuō)一下異步電動(dòng)機(jī)吧,由于異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,維護(hù)方便,運(yùn)行可靠等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。
交流電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但是工作原理其實(shí)比直流電機(jī)要復(fù)雜一點(diǎn),如果要理解清楚也更加費(fèi)勁。
在交流電機(jī)的定子上通上三相對(duì)稱(chēng)交流電,如上圖所示,定子不動(dòng),僅僅通過(guò)電流的變化就能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)像一個(gè)繞著定子旋轉(zhuǎn)的磁鐵。
有了這個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁鐵,一切就都好辦了,在定子內(nèi)部隨便放一個(gè)閉合的線圈,在這個(gè)閉合線圈里就會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)和電流,就會(huì)產(chǎn)生電磁力,閉合線圈就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。
也可以這么理解,定子上有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁鐵,轉(zhuǎn)子閉合線圈由于感應(yīng)帶電,其實(shí)也變成了一個(gè)電磁鐵,外面的電磁鐵在轉(zhuǎn),就會(huì)帶著里面的電磁鐵轉(zhuǎn),于是交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)起來(lái)了。
定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度叫同步轉(zhuǎn)速,里面轉(zhuǎn)子其實(shí)是被定子磁場(chǎng)牽引著在轉(zhuǎn)動(dòng),所以它的轉(zhuǎn)速會(huì)比定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速慢,所以叫異步轉(zhuǎn)速。所以有了異步電動(dòng)機(jī)的名稱(chēng)。
交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子就是這么簡(jiǎn)單的幾個(gè)閉合線圈,或者說(shuō)閉合導(dǎo)體,像一個(gè)鼠籠子一樣,所以又叫鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。
另外,由于轉(zhuǎn)子內(nèi)部的電動(dòng)勢(shì)和電流是由于定子磁場(chǎng)感應(yīng)出來(lái)的,所以又把異步電動(dòng)機(jī)叫做感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。所以三相交流異步電動(dòng)機(jī)的名字比較多:交流電機(jī),異步電機(jī),感應(yīng)電機(jī),都是在說(shuō)它,是從不同的角度給它起的名字而已。