桂林西門子S7-1200代理商

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在我們的日常生活中，電動(dòng)機(jī)的身影隨處可見，它們作為能量轉(zhuǎn)換裝置，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用于各種電氣設(shè)備的驅(qū)動(dòng)與控制。







電動(dòng)機(jī)的類別型號各異，比較常見的有三相交流電動(dòng)機(jī)、單相交流電機(jī)、直流電機(jī)、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等，它們的結(jié)構(gòu)不一，但都是基于電磁感應(yīng)原理而工作。顯然，單相雙值電容電動(dòng)機(jī)的工作原理也不外如是。那么，電動(dòng)機(jī)是如何根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的呢?或者說，電動(dòng)機(jī)是如何轉(zhuǎn)動(dòng)的?




一、交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理

眾所周知，導(dǎo)體切割磁力線會產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(感應(yīng)電壓)，此時(shí)該導(dǎo)體能對外輸出電壓，相當(dāng)于一個(gè)電壓源。如果該導(dǎo)體是接在閉合回路中的，那么它就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。所謂“導(dǎo)體切割磁力線”，本質(zhì)其實(shí)是穿過導(dǎo)體組成的閉合回路中的磁力線數(shù)目(即磁通量)發(fā)生了改變。如下圖1-1所示，隨著導(dǎo)體的移動(dòng)，導(dǎo)體與開關(guān)、檢流計(jì)組成的回路中穿過的磁力線也會發(fā)生改變，所以導(dǎo)體兩端會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。







圖1-1

電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子能夠轉(zhuǎn)動(dòng)就是基于以上原理。我們以鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)為例，鼠籠式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子去掉鐵芯后形似鼠籠，如下圖1-2所示的左邊所示，所以稱為鼠籠繞組。轉(zhuǎn)子鐵芯的每槽中有一根導(dǎo)條，導(dǎo)條兩端分別用端環(huán)短接起來形成閉合繞組。







圖1-2

而轉(zhuǎn)子能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，要?dú)w功于定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場。在電機(jī)起動(dòng)之初，轉(zhuǎn)子是不動(dòng)的，為了使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，就得給它施加一個(gè)力，這個(gè)力就是電磁力。換言之，只要轉(zhuǎn)子導(dǎo)條有電流流過，而且在磁場中，導(dǎo)條就會受到力的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來。

但鼠籠繞組并沒有外加電源，那它哪來的電壓與電流?沒錯(cuò)，這靠的是定子繞組提供的旋轉(zhuǎn)磁場。在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與磁場發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電壓，又由于這些導(dǎo)條與端環(huán)形成回路，所以就有了電流!至此，問題又來了，旋轉(zhuǎn)磁場是如何產(chǎn)生的?




二、定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的形成

給三相異步電動(dòng)機(jī)通以三相交流電，它的轉(zhuǎn)子就能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，不像單相電動(dòng)機(jī)那樣需加電容。如下圖1-1所示為三相電動(dòng)機(jī)定子繞組星形接法示意圖，基于三相電路的特性，此時(shí)流過每相繞組的電流為幅值相等、初相位依次相差120°的正弦交流電。







圖1-3

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，流過正弦交流電的定子繞組會產(chǎn)生正弦交變的磁場(磁通)，簡單來說，交流電流在每相定子繞組上產(chǎn)生的磁場是大小和方向都在不斷變化的，是一個(gè)脈動(dòng)磁場。顯然，一相繞組的磁場不會旋轉(zhuǎn)，但如果同時(shí)給三相繞組通入三相交流電，這三個(gè)繞組產(chǎn)生的合成磁場，便會在空間上不斷旋轉(zhuǎn)。

如下圖1-3所示，設(shè)三相繞組的電流參考正方向均為自首端流入末端，得到三個(gè)相電流波形圖。







圖1-3

從圖1-3可以得出，隨著角度(ωt)的變化，每相電流相繼變化。例如在ωt=120°時(shí)，L2相電流i2 為0;L1相的電流i1 為正，這表明，此時(shí)電流的實(shí)際方向和參考正方向一致，即從定子繞組的U1端流入，從U2端流出;同理，L3相電流i3 為負(fù)，表明電流實(shí)際方向和參考方向相反，即從定子繞組的W2端流入，從W1端流出。

如果你觀察得仔細(xì)一點(diǎn)，你甚至?xí)l(fā)現(xiàn)，120°時(shí)i1 和i3 兩相電流是大小相等、方向相反的!這是肯定的，因?yàn)閕2 為零，根據(jù)KCL，i1 和i3 大小必然大小相等。

綜上，可以得出，由三相繞組電生的合成磁場如下圖1-4所示。其中的“ · ”表示電流方向從紙面流出，“×”表示電流方向從紙面流入。







圖1-4

例如當(dāng)ωt=270°時(shí)，結(jié)合圖1-3，i2 、i3 為正，i1 為負(fù)，所以對于U相而言，電流從U2端流入(U2端子為“×”)，從U1端流出(U2端子為“ · ”)，根據(jù)右手螺旋定則，U1端拇指向外，四指方向即為順時(shí)針方向，同理也可以得到其他相繞組的端子產(chǎn)生的磁場方向。

從圖1-4的整體而言，可以很快的發(fā)現(xiàn)，隨著角度的變化，合成磁場不斷旋轉(zhuǎn)，這就是旋轉(zhuǎn)磁場。

在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子就會發(fā)生旋轉(zhuǎn)。三相電動(dòng)機(jī)由于有三相繞組，所以旋轉(zhuǎn)磁場能自發(fā)的產(chǎn)生，但在單相電動(dòng)機(jī)中，若只有一相繞組，顯然，旋轉(zhuǎn)磁場不會產(chǎn)生，那該怎么辦呢?我們接著往下看。




三、單相交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理

單相交流電動(dòng)機(jī)，顧名思義，其電源是單相交流電，例如低壓的單相220V。由于單相繞組產(chǎn)生的磁場是脈動(dòng)磁場，不能旋轉(zhuǎn)，所以單相電動(dòng)機(jī)會有一個(gè)附加的繞組，用于產(chǎn)生另一個(gè)磁場。

有了兩個(gè)繞組還不夠，因?yàn)樗鼈兯惺艿碾妷簽橥粋€(gè)電壓，所以流過兩個(gè)繞組的電流相位相同，都滯后電壓一個(gè)角度，它們產(chǎn)生的磁場方向也隨之相同。

在此基礎(chǔ)上，在任一個(gè)繞組上串接一個(gè)電容，如下圖1-5所示，由于電容電流**電壓一個(gè)角度，就可以使流過兩個(gè)繞組的電流在相位上相差90°。







圖1-5

另外，讓兩個(gè)繞組在空間上夾角為90°，分別流過相位差為90°的電流，產(chǎn)生的磁場就是旋轉(zhuǎn)磁場，如下圖1-6所示。其磁場方向的分析方法與三相電動(dòng)機(jī)的一樣。







圖1-6

例如在ωt=135°時(shí)，兩個(gè)繞組的電流均為正，也就是說，電流都是從首端流入，如圖1-6的中間所示，電流從A、B端流入，所以是“×”，依次類推，就可以得出單相電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場示意圖。

知道了單相電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理后，回顧主題，單相雙值電容電動(dòng)機(jī)的工作原理也是大同小異，只不過是在原有基礎(chǔ)上增加一個(gè)電容，即兩個(gè)電容并聯(lián)，在與其中一個(gè)繞組串聯(lián)，如下圖1-7所示。







圖1-7

增加一個(gè)電容，就可以使電動(dòng)機(jī)承受較大的起動(dòng)電流，即較易于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。其中與離心開關(guān)串聯(lián)的電容為起動(dòng)電容，另一個(gè)就為運(yùn)行電容，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到一定或額定時(shí)離心開關(guān)會自動(dòng)跳開，起動(dòng)電容被斷開。




四、單相雙值電容電動(dòng)機(jī)的接線

單相雙值電容電動(dòng)機(jī)其實(shí)際接線圖之一如下圖1-8所示。







圖1-8

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