电动机的工作原理
发布时间：2023-06-14 08:01:14
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什么是电机的原理:通过电磁驱动电机电机原理:弗莱明左手定则是什么什么是电机的原理:电机是如何工作的直流电机的工作感应电机的工作同步电机的工作
我们都听说过电机，但一个问题总是浮现在脑海中: “电机的原理是什么?” 电动机是把电能转化为机械能的装置。电动机主要有三种类型。
直流电机感应电动机同步电动机所有这些马达的工作原理或多或少都是一样的。电动机的工作主要取决于磁场与电流的相互作用。
什么是电机的原理:通过电磁驱动电机
电动马达的基本原理非常简单: 你在它的一端通电，另一端的轴(金属杆)旋转，给你动力来驱动某种机器。这在实际中是如何工作的呢? 到底是怎么把电转化成运动的? 要找到这个问题的答案，我们必须回到近200年前。
(资料图片仅供参考)
假设你拿一根普通的电线，把它做成一个大圈，然后把它放在一个强大的、永久性的马蹄形磁铁的两极之间。现在如果你把电线的两端连接到电池上，电线会短暂地跳起来。当你第一次看到这个的时候，你会很惊讶。就像魔法一样! 但有一个完美的科学解释。
当电流开始沿着导线流通时，就会在导线周围产生磁场。如果你把导线放在永磁体附近，这个临时磁场就会和永磁体的磁场相互作用。你会知道靠近的两块磁铁要么相互吸引，要么相互排斥。同样地，电线周围的临时磁性吸引或排斥磁铁上的永久磁性，这就是导致电线跳跃的原因。
电机原理:弗莱明左手定则是什么
伸出你左手的拇指、食指和中指，使这三个手指成直角。如果你的中指指向电流的方向, 食指的方向磁场方向(从磁铁的北极流向磁铁的南极),拇指将显示线移动的方向。
食指——磁场
中指——电流
拇指——运动(力)
什么是电机的原理:电机是如何工作的
理论上，假设我们把导线弯曲成一个方形的线圈，这样就有两根平行的导线穿过磁场。其中一根电线把电流带走另一个把电流带回来。因为电流在导线中流向相反的方向，弗莱明的左手定律告诉我们，两根导线将向相反的方向移动。换句话说，当我们接通电源时，一根电线会向上移动，另一根会向下移动。
如果线圈能像这样移动，它就会连续地旋转——那么我们就在制造电动马达的路上了。但这在我们目前的设置中是不可能发生的: 电线会很快缠在一起。
一旦线圈达到垂直位置，它就会翻转，所以电流会以相反的方向流过它。现在线圈两边的力反过来了。它不是在同一个方向上连续旋转，而是回到它刚来的方向! 想象一下，一辆有这样马达的电动火车:它在原地来回移动，却从来没有真正去过任何地方。
在实践中，有两种方法可以克服这个问题。一种是使用一种周期性反向的电流，即交流电(AC)。在我们家里使用的那种小型电池驱动的马达中，一个更好的解决方案是在线圈的两端加一个叫做换向器的部件。
不用担心这个毫无意义的专业名称: 它的意思是来回改变，就像通勤的意思一样。在最简单的形式中，换向器是一个金属环分为两个独立的部分，它的工作是逆转线圈中的电流，每次线圈旋转半圈。线圈的一端连接到换向器的每一半上。
电池发出的电流连接到电机的电端子上。通过一对叫做电刷的松散连接器将电能输送到换向器中。电刷由石墨片(类似于铅笔“铅”的软碳)或薄段有弹性的金属“刷”在换向器上。换向器就位后，当电流流过电路时，线圈将不断地朝同一方向旋转。
一个简单的，实验用的马达，像这样，是不能产生很大的动力的。我们可以增加电动机的旋转力(或力矩)，可以创建在三个方面: 要么我们可以有一个更强大的永久磁铁, 或者我们可以增加流过电线的电流, 或者增加线圈的转数。
在实践中，马达也有一个圆形的永磁体，它几乎接触到线圈内旋转的电线。磁铁和线圈的距离越近，电机产生的力就越大。
可以认为一个电机只有两个基本的组成部分:在电机外壳的边缘有一个永磁体(或磁铁)保持静止，所以它被称为电机的定子。在定子内部，有一个线圈，安装在一个高速旋转的轴上，这被称为转子。转子还包括换向器。
什么是电机的原理:直流电机的工作
直流电机的工作原理主要依赖于弗莱明左手法则。在基本的直流电动机中，电枢被放置在磁极之间。如果电枢绕组由外部直流电源供电，电流开始流过电枢导体。当导体在磁场中携带电流时，它们会受到一个使电枢旋转的力。
假设磁场磁体N极下的电枢导体向下携带电流(叉)，S极下的电枢导体向上携带电流(点)。运用弗莱明左手法则，可以确定导体在N极下所受的力F的方向和在S极下所受的力。人们发现，在任何时刻，导体所受的力都是朝着使电枢转动的方向的。
同样，由于这种旋转，在N极下的导体在N极下，在S极下的导体在N极下。当导体从N极到S极，从S极到N极时，电流通过它们的方向由换向器反转。
由于这种电流的倒转，所有在N极下的导体都带向下的电流，所有在S极下的导体都带向上的电流。因此，每个导体在N极下都会受到同一方向的力，在S极下的导体也是如此。这种现象有助于产生连续的、单向的扭矩。
感应电机的工作
在异步电机的情况下，电动机的工作与直流电动机有一点不同。在单相感应电动机中，当给定子绕组一个单相电源时，会产生脉动磁场; 在三相感应电动机中，当给三相定子绕组一个三相电源时，会产生旋转磁场。
感应电动机的转子可以是绕线式的，也可以是鼠笼式的。无论哪种类型的转子，其上的导体在末端短路，形成闭环。由于旋转磁场，磁通量通过转子和定子之间的气隙，扫过转子表面，从而切断转子导体。
因此，根据法拉第电磁感应定律，闭合转子导体中会有感应电流循环。感应电流的大小与磁链相对于时间的变化率成正比。其次，磁链的变化率与转子和旋转磁场之间的相对速度成正比。根据楞次定律，转子将设法减少产生电流的每一个原因。因此转子旋转，并试图达到旋转磁场的速度，以降低转子与旋转磁场之间的相对速度。
同步电机的工作
在同步电机中，当平衡三相供电给静止三相定子绕组时，产生一个以同步速度旋转的旋转磁场。现在，如果一个电磁铁被放置在这个旋转的磁场中，它被这个旋转磁场锁住，前者和旋转的磁场以相同的速度旋转，也就是同步的速度。
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