很多初接觸電機的或者剛學(xué)習電機拖動(dòng)知識的，可能會(huì )覺(jué)得電機知識不好理解，甚至看到相關(guān)的課程就頭大，有著(zhù)“學(xué)分殺手”的稱(chēng)呼。下面通過(guò)零散式分享，可以讓新手快速了解交流異步電機原理。

 

★電機的原理：電機的原理很簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是利用電能在線(xiàn)圈上產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)，并推動(dòng)轉子轉動(dòng)的裝置。學(xué)過(guò)電磁感應定律的都知道，通電的線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中會(huì )受力轉動(dòng)，電機的基本原理就是如此，這是初中物理的知識。

 

★電機結構：拆開(kāi)過(guò)電機的人都知道，電機主要是兩部分組成，固定不動(dòng)的定子部分以及轉動(dòng)的轉子部分，具體如下：

 

1、定子(靜止部分)

 

●   定子鐵心：電機磁路重要部分，并在其上放置定子繞組；

 

●   定子繞組：就是線(xiàn)圈，電動(dòng)機的電路部分，接電源，用于產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)；

 

●   機座：固定定子鐵心及電機端蓋，并起防護、散熱等作用；

 

2、轉子(旋轉部分)

 

●   轉子鐵心：電機磁路的重要部分，在鐵心槽內放置轉子繞組；

 

●   轉子繞組：切割定子旋轉磁場(chǎng)產(chǎn)生感應電動(dòng)勢及電流，并形成電磁轉矩從而使電動(dòng)機旋轉；

 

 

★電機的幾個(gè)計算公式：

 

1、電磁相關(guān)的

 

1）電動(dòng)機的感應電動(dòng)勢公式：E=4.44*f*N*Φ，E為線(xiàn)圈電動(dòng)勢、 f為頻率 、 S為環(huán)繞出的導體（比如鐵芯）橫截面積、 N為匝數、Φ是磁通。

 

公式是怎么推導來(lái)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。感應電動(dòng)勢是電磁感應的本質(zhì)，有感應電動(dòng)勢的導體閉合后，就會(huì )產(chǎn)生感應電流。感應電流在磁場(chǎng)中就會(huì )受到安培力，產(chǎn)生磁矩，從而推動(dòng)線(xiàn)圈轉動(dòng)。

 

從上面公式知道，電動(dòng)勢大小與電源頻率、線(xiàn)圈匝數及磁通量成正比。

 

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

 

 

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

 

2）另外一個(gè)是安培力公式，我們要知道線(xiàn)圈受到的力是多少，就需要這個(gè)公式F=I*L*B*sinα，其中I為電流強度，L為導體長(cháng)度，B為磁場(chǎng)強度，α是電流方向與磁場(chǎng)方向間的夾角。當導線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)時(shí)候，公式就變成F=I*L*B了（如果是N匝線(xiàn)圈的話(huà)，磁通B就是N匝線(xiàn)圈的總磁通，而不需要再乘N了）。

 

知道了受力，就知道轉矩，轉矩等于扭力乘以作用半徑，T=r*F=r*I*B*L（向量乘積）。通過(guò)功率=力*速度（P=F*V）以及線(xiàn)速度V=2πR*每秒轉速(n秒)兩個(gè)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(guò)要注意，這時(shí)候使用實(shí)際輸出扭矩，所以計算出的功率是輸出功率。

 

2、交流異步電機的轉速計算公式：n=60f/P，這個(gè)很簡(jiǎn)單，轉速與電源頻率成正比，與電機極對子（記住是一對）數成反比，直接套用公式就好。不過(guò)這個(gè)公式實(shí)際計算出是同步轉速（旋轉磁場(chǎng)速度），異步電機實(shí)際轉速會(huì )略低于同步轉速，所以我們往往會(huì )看到4極電機一般是1400多轉，達不到1500轉。

 

3、電機轉矩、功率計轉速的關(guān)系：T=9550P/n（P是電機功率、n是電機轉速），可以從上面序號1內容中推導出來(lái)，不過(guò)我們沒(méi)必要學(xué)會(huì )推導，記住這個(gè)計算公式就可以。不過(guò)再次提醒，公式中功率P不是輸入功率，而是輸出功率，由于電機有損耗，輸入功率不等于輸出功率。但是書(shū)本上往往理想化，將輸入功率等于輸出功率了。

 

 

4、電機功率（輸入功率）：

 

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

 

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

 

掌握了上面的公式，理解透徹，電機的原理就不會(huì )在困惑了，也不會(huì )在怕學(xué)習電機拖動(dòng)這種高掛科的課程。

 

★電機的其他部件

 

 

1）風(fēng)扇：一般安裝在電機尾部，用于給電機散熱；

 

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

 

3）軸承：連接電機旋轉和不動(dòng)部分；

 

4、端蓋：電機外面的前后蓋子，起支撐作用。

 

 

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