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          電機拖動是恐懼記憶?電機原理及幾個重要公式,搞清楚就這么簡單

          時間:2021-12-23 17:40:09來源:電機技術及應用

          導語:?電機,一般指電動機,也稱馬達,是現代化工業及生活中極為普遍的東西,也是將電能變為機械能的最主要設備。汽車、高鐵、飛機、風機、機器人、自動門、水泵、硬盤甚至我們最普遍擁有的手機,都安裝了電機。

            電機,一般指電動機,也稱馬達,是現代化工業及生活中極為普遍的東西,也是將電能變為機械能的最主要設備。汽車、高鐵、飛機、風機、機器人、自動門、水泵、硬盤甚至我們最普遍擁有的手機,都安裝了電機。

            很多初接觸電機的或者剛學習電機拖動知識的,可能會覺得電機知識不好理解,甚至看到相關的課程就頭大,有著“學分殺手”的稱呼。下面通過零散式分享,可以讓新手快速了解交流異步電機原理。

            ★電機的原理:電機的原理很簡單,簡單的說就是利用電能在線圈上產生旋轉磁場,并推動轉子轉動的裝置。學過電磁感應定律的都知道,通電的線圈在磁場中會受力轉動,電機的基本原理就是如此,這是初中物理的知識。

            ★電機結構:拆開過電機的人都知道,電機主要是兩部分組成,固定不動的定子部分以及轉動的轉子部分,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:就是線圈,電動機的電路部分,接電源,用于產生旋轉磁場;

            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:切割定子旋轉磁場產生感應電動勢及電流,并形成電磁轉矩從而使電動機旋轉;

           電機

            ★電機的幾個計算公式:

            1、電磁相關的

            1)電動機的感應電動勢公式:E=4.44*f*N*Φ,E為線圈電動勢、 f為頻率 、 S為環繞出的導體(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。感應電動勢是電磁感應的本質,有感應電動勢的導體閉合后,就會產生感應電流。感應電流在磁場中就會受到安培力,產生磁矩,從而推動線圈轉動。

            從上面公式知道,電動勢大小與電源頻率、線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的平面與磁場方向垂直的時候,角θ為0,COSθ就等于1,公式就變成Φ=B*S。

           電機計算公式

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

            2)另外一個是安培力公式,我們要知道線圈受到的力是多少,就需要這個公式F=I*L*B*sinα,其中I為電流強度,L為導體長度,B為磁場強度,α是電流方向與磁場方向間的夾角。當導線垂直于磁場時候,公式就變成F=I*L*B了(如果是N匝線圈的話,磁通B就是N匝線圈的總磁通,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)。通過功率=力*速度(P=F*V)以及線速度V=2πR*每秒轉速(n秒)兩個公式 ,可以與功率建立上關系,得到下面序號3的公式。不過要注意,這時候使用實際輸出扭矩,所以計算出的功率是輸出功率。

           電機

            2、交流異步電機的轉速計算公式:n=60f/P,這個很簡單,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。不過這個公式實際計算出是同步轉速(旋轉磁場速度),異步電機實際轉速會略低于同步轉速,所以我們往往會看到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,不過我們沒必要學會推導,記住這個計算公式就可以。不過再次提醒,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。但是書本上往往理想化,將輸入功率等于輸出功率了。

           電機.gif

            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為負載線電壓、I為負載線電流)。不過這類的U和I與電機的接法有關,星形接法的時候,由于三個相隔120°電壓的線圈公共端連接一起,形成一個0點,所以加載在負載線圈的電壓實際是相電壓;而三角形接法時,每個線圈兩端各連一根電源線,所以加載負載線圈上的電壓就是線電壓。如果使用的是我們常用的3相380V電壓,星形接法時候線圈是220V,而三角形則是380V,P=U*I=U^2/R,所以三角形接法時功率是星形接法的3倍,這也就是為什么大功率電機采用星三角降壓啟動的原因。

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

            ★電機的其他部件

           電機.jpg

            1)風扇:一般安裝在電機尾部,用于給電機散熱;

            2)接線盒: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部分;

          •   4、端蓋:電機外面的前后蓋子,起支撐作用。


          標簽: 電機

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