电动机的种类繁多,本文分别从直流电动机和三相永磁同步电动机为例进行说明。
直流电动机
直流电动机的模型比较简单,印象中高中物理课上就有学过。这里简单描述一下,这种电动机的定子会产生一个固定的磁场,模型中就是两个磁铁,分别为N和S。在这两个磁铁之间是一个线圈绕组,即转子。这个绕组的两端接直流电压(当然绕组和电源间有电刷、换向器等东西)。
当绕组通电时,线圈上就会有电流,我们先不论通电瞬间电流大小。—> 通电的导体在磁场中就会受到力的作用,然后转子开始旋转。—> 进而再使线圈的磁链发生变化;—> 因为磁链的变化在线圈上产生电动势,磁链变化率越大电动势越大,即转速越大电动势越大; —> 因为楞茨老先生发现,线圈上的感应电动势产生的电流总是阻碍原先磁场的变化,所以该感应电动势的方向与输入电压的方向相反,即反电动势;这就是反电动势产生的机理。 前面已经说明了反电动势的方向和电源的方向相反,假设U为输入电压,E为反电动势,R为线圈电阻,I为线圈电流。那么以上变量之间的关系为:U=E+IR 所以电流为:I=(U-E)/R 以上公式说明反电动势能抵消输入电压,使电流不致于过大。在相同输入电压及励磁条件下,转数越大电流越小。
三相永磁同步电动机
三相永磁同步电动机的结构与直流电动机不同。它的反电动势由两部分组成,一部分是定子本身生成的; 另一部分是转子磁场对定子绕组作用后生成的;
先说第一部分,三相永磁同步电动机定子上有三相绕组,在空间上分别相差120度。由于绕组的电源为正弦交流电,因此绕组上的电流也为正弦交流电;—> 所以线圈上的磁场大小也按正弦规律变化;—> 本线圈的磁链变化及另外两相线圈的磁链也有部分链过本线圈,这些合成的磁链变化就会产生感应电动势;—> 由于感应电动势与输入电源有相位差,总体上施加在线圈电阻上的净电压变小;
对于第二部分,当永磁体的转子旋转起来后,转子产生的磁场也一同旋转,因此链过每一相的磁链会随着转子位置不同而不同; —> 绕组中因磁链的变化会产生感应电压;—>这部分感应电压也会抵消一部分输入电压,使施加在线圈电阻上的净电压变小;