电动机的工作原理和转动原理（简要了解电动机结构原理）

电动机的工作原理和转动原理（简要了解电动机结构原理）异步电动机的优点：结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高和具有适用的工作特征。异步电机主要用作电动机，去拖动各种生产机械。直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机过载能力较强，热动和制动转矩较大。异步与同步的概念：所谓异步及同步是指电动机的转子转数与气隙中的旋转磁场的旋转方向及速度是否相同，相同即称为同步反之就是异步。

电机分类：

静止电机-变压器。

直流电机的特点：

直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小。

直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。

直流电动机过载能力较强，热动和制动转矩较大。

异步与同步的概念：所谓异步及同步是指电动机的转子转数与气隙中的旋转磁场的旋转方向及速度是否相同，相同即称为同步反之就是异步。

异步电机主要用作电动机，去拖动各种生产机械。

异步电动机的优点：结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高和具有适用的工作特征。

异步电动机的缺点：功率因数较差。异步电动机运行时，必须从电网里吸收落后性的无功功率，它的功率因数总是小于１。

直流电机原理应用：

直流电机的基本工作原理：

直流电机工作原理图

直流电机工作原理图，当电刷A、B接在电压为U的直流电源上时，若电刷A是正电位，B是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b，在S极范围内的导体cd中的电流是从c流向d。载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，因此，ab和cd两导体都要受到电磁力的作用。根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电动机左手定则判断，ab边受力的方向是向左，而cd边则是向右。由于磁场是均匀的，导体中流过的又是相同的电流，所以，ab边和cd边所受电磁力的大小相等。这样，线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但是由于惯性的作用，线圈继续转动。线圈转过半周之后，虽然ab与cd的位置调换了，ab边转到S极范围内，cd边转到N极范围内，但是，由于换向片和电刷的作用，转到N极下的cd边中电流方向也变了，是从d流向c，在S极下的ab边中的电流则是从b流向a。因此，电磁力的方向仍然不变，线圈仍然受力按逆时针方向转动。可见，分别处在N、S极范围内的导体中的电流方向总是不变的，因此，线圈两个边的受力方向也不变，这样，线圈就可以按照受力方向不停的旋转了，通过齿轮或皮带等机构的传动，便可以带动其它工作机械。

从以上的分析可以看到，要使线圈按照一定的方向旋转，关键问题是当导体从一个磁极范围内转到另一个异性磁极范围内时（也就是导体经过中性面后），导体中电流的方向也要同时改变。换向器和电刷就是完成这个任务的装置。在直流电动机中，换向器和电刷把输入的直流电变为线圈中的交流电。可见，换向器和电刷是直流电机中不可缺少的关键性部件。

当然，在实际的直流电动机中，也不只有一个线圈，而是有许多个线圈牢固地嵌在转子铁芯槽中，当导体中通过电流、在磁场中因受力而转动，就带动整个转子旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。

直流电机的参数

转矩：电动机得以旋转的力矩，单位为 kg·m 或N·m。

转矩系数：电动机所产生转矩的比例系数，一般表示每安培电枢电流所产生的转矩大小。

摩擦转矩：电刷、轴承、换向单元等因摩擦而引起的转矩损失。

启动转矩：电动机启动时所产生的旋转力矩。

转速：电动机旋转的速度，工程单位为r/min，即转每分，在国际单位制中为rad/s，即弧每秒。

电枢电阻：电枢内部的电阻，在有刷电动机里一般包括电刷与换向器之间的接触电阻，由于电阻中流过电流时会发热，因此总希望电枢电阻尽量小些。

电枢电感：因为电枢绕组是由金属线圈构成，必然存在电感，从改善电动机运行性能的角度来说，电枢电感越小越好。

电气时间常数：电枢电流从零开始达到稳定值的63.2%时所经历的时间。测定电气时间常数时，电动机应处于堵转状态并施加阶跃性质的驱动电压。电气时间常数工程上常常利用电枢绕组的电阻Ra和电感La求出：Te＝La/Ra。

机械时间常数：电动机从启动到转速达到空载转速的63.2%时所经历的时间。测定机械时间常数时，电动机应处于空载运行状态并施加阶跃性质的阶跃电压。机械时间常数工程上常常利用电动机转子的转动惯量J和电枢电阻Ra以及电动机反电动势系数Ke、转矩系数Kt求出：Tm＝(J×Ra)/(Ke×Kt)。

转动惯量：具有质量的物体维持其固有运动状态的一种性质。

反电动势系数：电动机旋转时，电枢绕组内部切割磁力线所感应的电动势相对于转速的比例系数，也称为发电系数或感应电动势系数。

功率密度：电动机每单位质量所能获得的输出功率值，功率密度越大，电动机的有效材料的利用率就越高。

转子：rotor ；定子：stator； 电枢：armature； 励磁：excitation。

三相异步电动机的结构：