【电机学习笔记】第一章 了解交流电机的结构以及工作原理

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第一章  了解交流电机的结构以及工作原理

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前言

一、交流电机的构成

二、同步与异步的区别

三、 交流电机的运动原理

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前言

        由于交流电力系统的巨大发展，交流电机已成为最常用的电机。作为一个电学人，无法逃避的需要使用交流电机，故不得不重新对交流电机的使用进行学习，故借用优快云帮忙留存一点笔记。

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一、交流电机的构成

       一般我们常见的交流电机都可以将其简单的分为两个部分：定子、转子；

      市面上可见的交流电机的定子基本都是相同的结构，一般包括：电机的铁皮外壳、由导线绕制而成的定子绕组以及由叠压硅钢片制成的用于固定定子绕组的定子铁芯，当给定子绕组通入交流电时，定子可在电机内部生成一个交变的磁场； 

      而市面上的交流电机的转子的结构则不完全相同，不过可简单的理解为由电机的主轴以及转子磁体构成；不同点在于用于：异步交流电机的转子磁场是由绕制在转子铁芯的绕组靠电磁感应产生（可分为绕线式和鼠笼式）；而同步交流电机的转子磁场则由永磁体或与滑环连接的导线绕制而成，可以通过滑环引入直流励磁来生成转子磁场。

二、同步与异步的区别

        根据上述针对交流电机的结构的介绍可知，异步电机是定子送入交流电，产生旋转磁场，而转子受感应而产生磁场，这样两磁场作用，使得转子跟着定子的旋转磁场而转动。由于转子感应产生的磁场要通过定子的磁场感应获得，故转子比定子旋转磁场慢，有个转差，不同步所以称为异步机。而同步电机定子与异步电机相同，但其转子是人为加入直流电形成不变磁场，这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步，始称同步电机。

三、 交流电机的运动原理

        为了更好的理解交流电机的工作原理，我们首先看一下下面直流电机的工作原理简化图:

       通过上面的动图，我们可以看出，当我们用一对极性相反的永磁体作为定子，在电机内部产生一个磁场，这时我们为处于定子磁场中的导线通入电流，由电磁感应原理可知，处于磁场中的带电导线会受到一个力的作用，从而带动电机的主轴一起转动，但当导体转动至与磁场产生的磁感线垂直时，此时由左手定则导体上受的力的方向为向外，上下导体生成的力会相互抵消，故如不加换向片，则导体最终会停在此次，这时就要利用换向片了，在导体受力转动时，会因为惯性第一次越过中线，此时会通过换向片切换电流方向，这时导体受的力则会向下，拉动导体继续转动，周而复始，直流电机则可以持续转动了；

      故通过上述我们理解了直流电机的运动原理，接下来我们看看交流电机的工作原理简化图：

     （这里以永磁同步电机做原理解释，其他类型电机原理相似）

        同样，当我们给定子绕组通入交流电时，随着交流电的正弦变化，定子绕组也会通过电磁感应在定子铁芯以及电机内部生成一个磁感应强度以及方向均在时刻变化着的交变磁场，如图所示，此时我们将处于交变磁场中的主轴上加上一块永磁体，随着对应的定子磁极磁场的减弱，以及周边磁极的磁场的增强，永磁体则会被吸引至周边的磁极，从而实现主轴的旋转。

更多的电机运行简化图见：https://zhuanlan.zhihu.com/p/40636597