电机基础知识.doc

一、 小功率电动机的分类按国家标准规定，小功率电动机指折算至1500r/min（转/分）时连续额定功率不超过1.1KW的电动机，也称为微电机或分马力电动机，其分类如下：小功率电动机小功率异步电动机小功率同步电动机小功率直流电动机小功率交流换向器电动机推斥电动机有 刷交直流两用电动机单相串励电动机无刷直流电动机磁阻同步电动机磁滞同步电动机永磁同步电动机罩极异步电动机单相电阻起动异步电动机单相电容起动异步电动机单相电容运转异步电动机单相双值电容异步电动机三相异步电动机永磁直流电动机励磁式直流电动机二、 电机的运行原理1. 安培环路定律全电流定律本定律阐述电流产生磁场的规律，由式表达：，上式说明沿任一条闭合回路L，磁场强度的线积分等于该闭合回路所包围的全电流。 将全电流定律用到电机中，由于电机磁路通常可按不同的材料和几何尺寸分成几段，每段中的磁场强度是相同的，因此可将上式写成第段磁路磁场强度（A/m）第段磁路计算长度（m）磁势（A）W线圈匝数磁场是由电流产生的，磁场的强弱及方向由磁感应强度表示。形象地描绘磁场用磁力线，磁力线是闭合曲线，磁力线的方向与产生磁场的电流方向之间符合右螺旋法则。穿过单位面积的磁力线数就是磁感应强度B。磁感应强度不仅与电流有关，而且与周围介质有关，当周围放有铁磁物质时，磁场会大大加强。这是因为不同的介质有不同的磁导率，磁导率用表示。真空磁导率0=410-7H/ m。磁场物质为0的几百至几千倍，而且与磁场强度有关，不是常数。磁场强与磁感应强度关系为式中B表示磁感应强度（T） 表示磁导率（H/ m）H表示磁场强度，也叫作磁势（A/ m）在均匀磁场中，穿过面积S的磁力线定义为磁通=BS的单位（WB），磁感应强度单位（T），S的单位（m2）B磁感应强度也称为磁通密度。2. 电磁力定律 本定律阐述处于磁场中的载流导体受有电磁力作用。当磁场与载流导体互相垂直时，作用在导体尚的电磁力为f=BiL式中f电磁力（N） B磁感应强度（T） 导体中的电流（A）L导体的有效长度（m） 电磁力f的方向由左手定则判定：磁通指向手心，伸直四指指电流方向，垂直的拇指指电磁力方向。3. 电磁感应定律本定律阐述磁通变化产生感生电势的规律。（1） 变化磁通产生的感应电势变压器电势式中W与磁通相交链的线圈匝数 与线圈交链的磁通（Wb）t时间（S）e感应电动势（V）感应电势的大小与线圈匝数和磁通变化率的乘积成正比，感应电势的正方向与磁通正方向符合右螺旋法则。 （2）切割电势，导线在磁场中运动并切割磁力线时，导体中产生感应电动势：式中B磁感应强度（T） L导线有效长度V导线垂直于磁场的运动速度上式感应电势方向由右手定则确定，手心迎着磁通、垂直的拇指指向导体运动方向，平行四指指向感应电势方向。4. 能量守恒原理在质量不变的物理系统中，能量总是守恒的，能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，而仅能变换的形式。在电动机中能量的平衡关系为：电源输入的电能=磁场储能的增加+转换为热能的能量损耗+机械能的输出式中：转换为热能的能量损耗主要包括三部分（1） 定、转子绕组铜耗；（2） 交变磁通在铁芯中的铁耗（3） 通风、摩擦产生的机械损耗三、 单相异步电动机工作原理在三相电机中，当定子三相绕组接到对称三相交流电源时，对称三相交流电流在对称三相绕组中流通，产生圆形旋转磁势和磁场，从下图表示： 电流随时间变化，产生磁势和磁场在空间旋转，旋转速度由电源频率f和电机极数P决定。式中n旋转磁转速（r/min） P电机极数电源频率（Hz）在单相电机中，由于单相绕组产生的使脉振磁场，电机没有起动转矩，不能起动，如下图表示：因此在单相电机定子铁芯中嵌放两相绕组且其轴线在空间相隔90电角度，两相绕组的线径、匝数分布规律各不相同，其中一相绕组称为主绕组（用M表示）。另一相称为副绕组或起动绕组（用A表示）。副绕组铁移相元件接入电源。结构原理如下图：在单相电机中，若定子上的主、副两相绕组完全对称，两相绕组接到两相对称电源，则与三相电机一样也产生在空间旋转的圆形旋转磁势和磁场，如下图：可见对称两相绕组通入对称两相电流产生的旋转磁势与三相电机产生旋转磁势一样。其旋转速度与电源频率和电机极数有关：在单相电机的转子中铸有许多彼此相连通的鼠笼形铝导条，如图示：当电机中磁场以n速度旋转时，处于旋转磁场中的转子导条就会切割磁力线而产生感应电势和感应电流，感应电流在磁场的作用下产生电磁力和电磁力矩，行成一定的转速n。一般情况下电机转速n不等于旋转磁场转速n。因为n= n时，转子导条相对旋转磁场是静止的，导条中就不会产生感应电势和感应电流，电机就不会产生电磁力矩，电机转速就会自然下降。因转子速度始终低于旋转磁场速度，故称此种电机为“单相异步电动机”。四、 电容运转单相异步电动机工作绕组及主绕组M与副绕组A的轴线在空间相隔90电角度，副绕组串联一个电容C再与工作绕组并接于电源。由于副绕组串联了电容所以副绕组中的电流在相位上超前于主绕组电流，这样由单相电流分解成具有时间相位差的两相电流M 和A，因而电机的两相绕组能产生圆形或椭圆形的旋转磁场。五、 电机的调速方法及原理作为单相异步电动机其调速方法有三种：（1）变极调速；（2）降压调速；（3）抽头调速。1. 变极调速在单相电机中，有倍极调电机和非倍极调速之分。倍极调速电机一般定子上只有一套绕组，用改变绕组端部联接方法获得不同的极对数以达到调整旋转磁场的转速。在极数比较大的变极调速中，定子槽中安放两套不同极数的独立绕组，实际上相当于两台不同极数的单速电机的组合，其原理和性能与一般单相异步电机一样。2. 降压调速降压调速方法很多，如串联电抗器、串联电容、自耦变压器和串联可控硅调压调速。空调中最常用的调压调速是可控硅调压、调速。可控硅调速是改变可控硅导通角的方法，改变电动机端电压的波形，从而改变了电动机的端电压的有效值。可控硅导通角1=180时，电机端电压为额定值，1180时电压波形如果实线部分，电机端电压有效值小于额定值，1越小，电压越低。我司生产的塑封PG电机就是可控硅降压调速。3. 抽头调速电容运转电动机在调速范围不大时，普遍采用定子绕组抽头调速。此时定子槽中放置有主绕组、副绕组及调速绕组。通过改变调速绕组与主、副绕组的联接方式，调整气隙磁场大小及椭圆度来实现调速的目的。抽头调速可分为T型抽头调速和L型抽头调速。L型抽头调速又可分为主