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電機原理基礎(chǔ)知識 （1）
一、小功率電動機的分類 按國家標準規(guī)定，小功率電動機指折算至1500r/min(轉(zhuǎn)/分)時連續(xù)額定功率不超過1.1kw的電動機，也稱為微電動機或馬力電動機，其分類如下：
1、小功率電動機分為以下4種：
1) 小功率異步電動機;
?、?三相異步電動機;
?、?單相電阻起動電動機;
?、?單相電容起動電動機;
?、?單相電容運轉(zhuǎn)電動機;
?、?單相電容雙值電動機;
?、?罩極異步電動機。
2) 小功率同步電動機;
?、?永磁同步電動機;
?、?磁阻同步電動機;
?、?磁滯(zhi)同步電動機;
3) 小功率直流電動機;
① 有刷直流電動機;
A、勵磁直流電動機;B、永磁直流電動機。
?、?無刷直流電動機。
4) 小功率交流換向器電動機;
?、?單相串激電動機;
?、?交直流兩用電動機;
③ 推斥電動機。
二、電機的運行原理
1、安培環(huán)路定律——全電流定律本定律闡(chan
)述電流產(chǎn)生磁場的規(guī)律，由式表達：上式說明沿任一條閉合回路L,磁場強度的線積分等于該閉合路所包圍的全電流。
將全電流定律用到電機中，由于電機磁路通?？砂床煌牟牧虾蛶缀纬叽绶殖蓭锥?，每段中的磁場強度是相同的，因此可將上式寫成：Hi----第i段磁路磁場強度(A/m)Li----第i段磁路計算長度(m)Wi----磁勢(A)W---線圈匝數(shù)
磁場感應(yīng)電流產(chǎn)生的強弱及方向由磁感應(yīng)強度表示。形象的描繪磁場用磁力線，磁力線是閉合曲線，磁力線的方向與產(chǎn)生磁場的電流之間符合右螺旋法則。穿過單位面積的磁力線數(shù)就是感應(yīng)強度B.磁感應(yīng)強度不僅與電流有關(guān)，而且與周圍介質(zhì)有關(guān)，當周圍放有鐵磁物質(zhì)時，磁場會大大加強，這是因為不同的介質(zhì)有不同的磁導(dǎo)率，磁導(dǎo)率用u0表示。真空磁導(dǎo)率磁場物質(zhì)u為u0的幾百倍至幾千倍，而且與磁場強度有關(guān)，不是常數(shù)，磁場強與磁感應(yīng)強度關(guān)系為H=B/u式中B—— 表示磁感應(yīng)強度(T)U——表示磁導(dǎo)率(H/m)H——表示磁場強度，也叫磁勢(A/m)在均勻磁場中，穿過面積S的磁力線定義為磁通。
2、電磁力定律本定律
闡述處于磁場中的載流導(dǎo)體受有電磁力作用。當磁場與載流導(dǎo)體相互垂直時，作用在導(dǎo)體相互垂直時，作用在導(dǎo)體的電磁力為f=BiL式中
f——電磁力(N)
B———磁感應(yīng)強度(T)
i-----導(dǎo)體的電流(A)
L-----導(dǎo)體的有效長度(m)
電磁力f的方向由左手定則判定：磁通指向手心，伸直四指指電流方向，垂直的拇指指電磁方向。
3、電磁感應(yīng)定律本定律
闡述磁通變化產(chǎn)生感生電勢的規(guī)律。
⑴變化磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電勢——變壓器電勢
式中W—與磁通Φ相交鏈的線圈匝數(shù)Φ—與線圈交鏈的磁通(Wb)t—時間(s)e—感應(yīng)動勢(V)
?、魄懈铍妱荩瑢?dǎo)線在磁場中運動并切割磁力線時，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：e=BL.V式中B—磁感應(yīng)強度(T)L—導(dǎo)線有效長度V—導(dǎo)線垂直于磁場的運動速度
上式感應(yīng)電勢方向由右手定則確定，手心迎著磁通、垂直的拇指指向?qū)w運動方向，平行四指指向感應(yīng)電勢方向。
4、能量守恒原理
在質(zhì)量不變的物理系統(tǒng)中，能量總是守恒的，能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，而僅能變換的形式。在電動機能量的平衡關(guān)系式為：電源輸入的電能=磁場儲能的增加+熱能的能量損耗+機械能的輸出式中：轉(zhuǎn)換為熱能的能量損耗主要包括三部分
?、哦?、轉(zhuǎn)子繞組銅耗;
⑵交變磁通在鐵芯的鐵耗;
?、峭L(fēng)、摩擦產(chǎn)生的機械損耗。
三、單相異步電動機工作原理
在三項點集中，當定子三相繞組接到三相交流電源時，對稱三相交流電流在
三相對稱繞組中流通，產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁勢和磁場，從下圖表示：電流隨時間變化，產(chǎn)生磁勢和磁場在空間旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度由電源頻率f和電機極數(shù)p決定。n=2x60/p*f式中n—旋轉(zhuǎn)磁轉(zhuǎn)速(r/min)p—電機極數(shù)
f—電源頻率(HZ)在單相電機中，由于單相繞組產(chǎn)生的使脈振磁場，電機沒有起動轉(zhuǎn)矩，不能起動，如下圖所示：
因此在單相電機定子鐵芯中嵌放兩繞組且其軸線在空間相隔90°電角度，兩相繞組的線徑、匝數(shù)分布個不相同，其中一項繞組稱為主繞組(用M表示)。另一項繞組稱為付繞組(用A表示)。付繞組鐵移相元件接入電源。結(jié)構(gòu)原理如下圖：
在單相電機中，若定子上的主、付兩相繞組完全對稱，兩相繞組接到兩相對稱電源，則與三相電機一樣也產(chǎn)生在空間旋轉(zhuǎn)的圓形旋轉(zhuǎn)磁勢和磁場，如下圖：
可見對稱繞組通入對稱兩相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢與三相電機產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢一樣。其旋轉(zhuǎn)速度與電源頻率和電機極數(shù)有關(guān)：n=120f/p
在單相電機的轉(zhuǎn)子中鑄有許多彼此相連通的鼠籠形鋁導(dǎo)條。
當電機中磁場以n速度旋轉(zhuǎn)時，處于旋轉(zhuǎn)磁場中的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條就會切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢和感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在磁場的作用下產(chǎn)生電磁力和電磁力矩，形成一定得轉(zhuǎn)速n’。一般情況下電機轉(zhuǎn)速n’不等于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n。因為n’=n時，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對旋轉(zhuǎn)磁場是靜止的，導(dǎo)條中就不會產(chǎn)生感應(yīng)電勢和感應(yīng)電流，電機就不會電磁力矩，電機的轉(zhuǎn)速就會自然下降。因轉(zhuǎn)子速度始終低于旋轉(zhuǎn)磁場速度，故此種電機為“單相異步電動機”。
四、電容運轉(zhuǎn)單相異步
電動機工作繞組及主繞組M與副繞組A的軸線在空間相隔90°電角度，副繞組串聯(lián)一個電容C在于工作繞組并接與電源，由于付繞組串聯(lián)了電容所以副繞組中的電流在相位上超前于主繞組電流，這樣由單相電流i分解成具有時間相位差的兩相電流iM和Ia，因而電機的兩相繞組能產(chǎn)生圓形或橢圓形的旋轉(zhuǎn)磁場。