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直流電動機怎麼持續轉動

生活 更新时间:2024-07-22 12:23:10

生活中,三相異步電動機使用最為廣泛。例如電梯的曳引機、三相(380V)空調、工廠泵站等。那麼,三相異步電動機是怎麼轉起來的呢?空調為什麼要用變頻呢?

我們先來看一個最簡單的直流同步電動機。

直流電動機怎麼持續轉動(動畫告訴你電動機是如何轉起來的)1

再來看一個最簡單的永磁異步電動機。

直流電動機怎麼持續轉動(動畫告訴你電動機是如何轉起來的)2

可以看出同步電動機轉子與電池相連,肯定通有直流電流。而異步電動機轉子并沒有與任何部件連接,為什麼能随着外面磁鐵轉動而轉動呢?

講解之前我們先來回憶一下左手定則和右手定則。左手定則是用來判斷通電導體在磁場中的受力方向。如圖,磁感線垂直穿過手心,四指指向電流方向,大拇指就是受力方向。右手定則是用來判斷運動導體做切割磁感線運動,産生的感應電流方向。如圖,磁感線垂直穿過手心,大拇指為導體運動方向,四指指向即為感應電流方向。

如下圖,當U型磁鐵逆時針轉動時,根據左手定則和右手定則可知,裡面線圈也随之逆時針轉動。線圈中的電流是感應電流而不是外界通的電,根據因果關系,線圈起步肯定比磁鐵慢,也可以說是線圈跟着磁鐵轉,這就是“異步”。

直流電動機怎麼持續轉動(動畫告訴你電動機是如何轉起來的)3

實際三相異步電動機定子中是沒有磁鐵的,而是固定有很多繞線,如下圖。上面我們分析可知,磁鐵轉(也就是磁場轉),線圈(轉子)才跟着轉。那麼,既然電動機的繞線都是固定的,旋轉磁場從哪裡來呢?

直流電動機怎麼持續轉動(動畫告訴你電動機是如何轉起來的)4

實際上,電動機通電,是将三相交流電(380V)通給定子(固定不動)中的繞線。正是因為三相電是正弦交流電,才形成了旋轉磁場。如果向繞線中通直流電,是轉不起來的。

下面我們具體分析一下旋轉磁場的産生。

如圖,三組不同顔色的繞線(AX、BY、CZ,A、B、C代表每組繞線的首端,Y、Y、Z代表尾端)固定在定子上,

首先規定正方向(交流電方向随時在變,為了分析方便,定一個正方向)。

直流電動機怎麼持續轉動(動畫告訴你電動機是如何轉起來的)5

三個繞組AX、BY、CZ中對應通三相交流電i(A)、i(B)、i(C)。

直流電動機怎麼持續轉動(動畫告訴你電動機是如何轉起來的)6

我們來分析旋轉磁場的産生過程。如下圖,從WT=0到WT=360度,三相正弦交流電變化了一周,電生磁所形成的合成磁場正好也旋轉了一周。我國的交流電頻率是50Hz,也就是每秒中交流電改變50次方向,磁場也正好旋轉50圈。

磁場旋轉的快慢決定了電動機轉動的速度,而磁場旋轉的快慢又取決于交流電的頻率。實際上,磁場旋轉的速度V=60f/P(P稱為極對數,跟電動機結構有關,出廠時就固定好了。f是交流電頻率。60是将秒轉為分鐘。因為轉速單位是:轉/分鐘)。由公式可知,電動機轉速隻跟交流電頻率有關,這也是為什麼會出現變頻空調的原因。

直流電動機怎麼持續轉動(動畫告訴你電動機是如何轉起來的)7

再用一個動畫來演示一下三相異步電動機轉動過程。

直流電動機怎麼持續轉動(動畫告訴你電動機是如何轉起來的)8

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