電機(jī)原理基礎(chǔ)知識(shí)

　　一、小功率電動(dòng)機(jī)的分類 按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，小功率電動(dòng)機(jī)指折算至1500r/min（轉(zhuǎn)/分）時(shí)連續(xù)額定功率不超過1.1kw的電動(dòng)機(jī)，也稱為微電動(dòng)機(jī)或馬力電動(dòng)機(jī)，其分類如下：

　　1、小功率電動(dòng)機(jī)分為以下4種：

　　1） 小功率異步電動(dòng)機(jī)；

　　① 三相異步電動(dòng)機(jī)；

　?、?單相電阻起動(dòng)電動(dòng)機(jī)；

　?、?單相電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)；

　?、?單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)；

　　⑤ 單相電容雙值電動(dòng)機(jī)；

　?、?罩極異步電動(dòng)機(jī)。

　　2） 小功率同步電動(dòng)機(jī)；

　　① 永磁同步電動(dòng)機(jī)；

　?、?磁阻同步電動(dòng)機(jī)；

　?、?磁滯（zhi）同步電動(dòng)機(jī)；

　　3） 小功率直流電動(dòng)機(jī)；

　?、?有刷直流電動(dòng)機(jī)；

　　A、勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)；B、永磁直流電動(dòng)機(jī)。

　?、?無刷直流電動(dòng)機(jī)。

　　4） 小功率交流換向器電動(dòng)機(jī)；

　?、?單相串激電動(dòng)機(jī)；

　?、?交直流兩用電動(dòng)機(jī)；

　?、?推斥電動(dòng)機(jī)。 二、電機(jī)的運(yùn)行原理

　　1、安培環(huán)路定律——全電流定律本定律闡（chan

　?。┦鲭娏鳟a(chǎn)生磁場(chǎng)的規(guī)律，由式表達(dá)：上式說明沿任一條閉合回路L，磁場(chǎng)強(qiáng)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(jī)中，由于電機(jī)磁路通?？砂床煌牟牧虾蛶缀纬叽绶殖蓭锥危慷沃械拇艌?chǎng)強(qiáng)度是相同的，因此可將上式寫成：Hi----第i段磁路磁場(chǎng)強(qiáng)度（A/m）Li----第i段磁路計(jì)算長度（m）Wi----磁勢(shì)（A）W---線圈匝數(shù)

　　磁場(chǎng)感應(yīng)電流產(chǎn)生的強(qiáng)弱及方向由磁感應(yīng)強(qiáng)度表示。形象的描繪磁場(chǎng)用磁力線，磁力線是閉合曲線，磁力線的方向與產(chǎn)生磁場(chǎng)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(qiáng)度B.磁感應(yīng)強(qiáng)度不僅與電流有關(guān)，而且與周圍介質(zhì)有關(guān)，當(dāng)周圍放有鐵磁物質(zhì)時(shí)，磁場(chǎng)會(huì)大大加強(qiáng)，這是因?yàn)椴煌慕橘|(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(chǎng)物質(zhì)u為u0的幾百倍至幾千倍，而且與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，不是常數(shù)，磁場(chǎng)強(qiáng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度關(guān)系為H=B/u式中B—— 表示磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）U——表示磁導(dǎo)率（H/m）H——表示磁場(chǎng)強(qiáng)度，也叫磁勢(shì)（A/m）在均勻磁場(chǎng)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(chǎng)中的載流導(dǎo)體受有電磁力作用。當(dāng)磁場(chǎng)與載流導(dǎo)體相互垂直時(shí)，作用在導(dǎo)體相互垂直時(shí)，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(qiáng)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(shì)的規(guī)律。

　?、抛兓磐óa(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)——變壓器電勢(shì)

　　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(shí)間（s）e—感應(yīng)動(dòng)勢(shì)（V）

　　⑵切割電勢(shì)，導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)并切割磁力線時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：e=BL.V式中B—磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）L—導(dǎo)線有效長度V—導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度

　　上式感應(yīng)電勢(shì)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(yùn)動(dòng)方向，平行四指指向感應(yīng)電勢(shì)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(dòng)機(jī)能量的平衡關(guān)系式為：電源輸入的電能=磁場(chǎng)儲(chǔ)能的增加+熱能的能量損耗+機(jī)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；

　?、平蛔兇磐ㄔ阼F芯的鐵耗；

　?、峭L(fēng)、摩擦產(chǎn)生的機(jī)械損耗。

　　三、單相異步電動(dòng)機(jī)工作原理

　　在三項(xiàng)點(diǎn)集中，當(dāng)定子三相繞組接到三相交流電源時(shí)，對(duì)稱三相交流電流在

　　三相對(duì)稱繞組中流通，產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)和磁場(chǎng)，從下圖表示：電流隨時(shí)間變化，產(chǎn)生磁勢(shì)和磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度由電源頻率f和電機(jī)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(jī)極數(shù)

　　f—電源頻率（HZ）在單相電機(jī)中，由于單相繞組產(chǎn)生的使脈振磁場(chǎng)，電機(jī)沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，不能起動(dòng)，如下圖所示：

　　因此在單相電機(jī)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(gè)不相同，其中一項(xiàng)繞組稱為主繞組（用M表示）。另一項(xiàng)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(jī)中，若定子上的主、付兩相繞組完全對(duì)稱，兩相繞組接到兩相對(duì)稱電源，則與三相電機(jī)一樣也產(chǎn)生在空間旋轉(zhuǎn)的圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)和磁場(chǎng)，如下圖：

　　可見對(duì)稱繞組通入對(duì)稱兩相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)與三相電機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)一樣。其旋轉(zhuǎn)速度與電源頻率和電機(jī)極數(shù)有關(guān)：n=120f/p

　　在單相電機(jī)的轉(zhuǎn)子中鑄有許多彼此相連通的鼠籠形鋁導(dǎo)條。

　　當(dāng)電機(jī)中磁場(chǎng)以n速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，處于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條就會(huì)切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在磁場(chǎng)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(jī)轉(zhuǎn)速n’不等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n。因?yàn)閚’=n時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是靜止的，導(dǎo)條中就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和感應(yīng)電流，電機(jī)就不會(huì)電磁力矩，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)自然下降。因轉(zhuǎn)子速度始終低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度，故此種電機(jī)為“單相異步電動(dòng)機(jī)”。