直流电机与交流电机:你需要知道的

2020年10月14日

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关键的外卖

了解直流和交流电机的功能。
了解直流和交流电机的不同类型。
更深入地了解直流和交流电机所采用的不同方法。

各种交直流电机。

1834年，托马斯·达文波特发明了第一台功率足以执行实际任务的电动机。然而，迈克尔·法拉第(Michael Faraday)和约瑟夫·亨利(Joseph Henry)也开发了更早的迭代，但他们的设备不够强大，无法执行任务。

快进到今天，你会看到电动马达技术在几乎无穷无尽的应用列表中使用。无论是电动汽车(直流电机)，还是特斯拉跑车(Tesla Roadster)，都使用了带铜转子的交流感应电机，电机技术无处不在。

电动机

我相信你知道，我们可以用其中任何一种来驱动电动机直流(直流)或交流(交流电)．历史证明，直流电机出现在交流电机之前，而且在电池发明后仅30年就出现了。然而，就像电子领域的几乎所有设备一样，每种类型都有特定的优点和缺点。

虽然这两种类型的电机工作方式不同，但它们有一个共同的功能特征，都是利用电机的动力电磁场．为了充分理解电机的功能，我们必须首先研究电磁场的基本原理和这些电机的组成部分。

交流电动机利用二级和初级绕组(磁铁)来实现功能。初级电源直接连接到发电机或交流电网，在那里接收能量。二次绕组从一次绕组获得能量，不需要直接接触。这种复杂而重要的现象叫做归纳法。

感应和电动机功能

电磁感应是创造的导体中的电流当它在磁场中运动时。磁铁会产生磁力线，铁屑会沿着这些看不见的磁力线排列。

根据法拉第定律感应如果你在磁场中来回移动一根电线，你就会切断这些通量线。磁场对金属内部的电子施加一个力。正如你可能知道的，铜有27个电子，最后两个在轨道上很容易移动到相邻的原子。这种电子的主动运动被称为电流动。

当你在磁场中移动一整圈电线时，就会产生强大的电子流。总之，您的电机的强度或功率取决于以下参数:

l =导体在磁场内的长度

v =转子的速度或导体的速度

B =电磁场的强度

效率

因此，电动机或发电机的效率如下:

**e = B * l * v**

电机功能

虽然电动机有两个总体类别和各种子类型，但它们都共享类似的组件。例如，所有电机都使用由缠绕绝缘电线或永磁体组成的定子。电机还使用一个电枢(转子)，通常位于中间，受定子磁场的影响。电枢的两极转动，并被定子的各个两极排斥和吸引。

定子内电磁铁的线长和电压决定了电机的转矩或强度。此外，导线越长，即定子中的线圈越多，磁场就越大。这转化为增加功率旋转转子。

电动机的另一个重要部件是绕组。线圈或绕组，通常是铜线绕在铁芯上，产生或接收电磁能量。此外，在绕组中使用的电线必须是绝缘的，在绕组中使用的最常见的材料是铜。虽然你在使用中会遇到铝，但它需要增加厚度，以安全地适应与铜对应的相同电气负载。正如我相信你可以想象，这转化为减少电机尺寸时，利用铜绕组与铝绕组。

直流电机与交流电机

一般来说，直流电机的优点包括:

更高的启动扭矩
更快的启动和停止
更快的扭转
速度随输入电压的变化而变化
易于控制
所需控制方法的成本效益

总的来说，我们把直流电动机分为两类。

1.拉丝，进一步分为类型，如:

永久磁铁
并联的
串联的
复绕
他励

2.无刷，这也分为子类型，如:

单相
两阶段
三相

有刷直流电机

有刷直流电动机由四个部分组成:

定子:产生一个固定的磁场包围转子，它产生这个磁场或利用永磁体或电磁绕组。

转子或电枢:由一个或多个绕组组成。如前所述，每当线圈通电时，就会产生磁场。转子磁场的磁极被定子产生的相反磁极所吸引，从而促进转子旋转。

现在，当电机转动时，绕组以不同的顺序接受恒定的能量，以确保转子产生的磁极不会超过定子产生的磁极。此外，转子绕组内磁场的开关就是我们所说的“换向”。

电刷:注意，有刷直流电动机不需要控制器来切换电机绕组中的电流。作为一种替代方案，它利用其绕组的机械换向。换向器或铜套安装在转子的轴上。当电机旋转时，碳刷滑过换向器并与换向器的各个部分接触。

这些部分连接到各种转子绕组，当我们在电机的电刷上施加电压时，在电机中产生磁场(动态)。就直流电动机问题而言，换向器和电刷是电机磨损导致故障的两个最常见原因。

换向器:当转子在定子内部转动时，电刷摩擦换向器的各个部分，从而为该部分和相应的绕组提供电荷。此外，当电刷通过换向器间隙时，它提供的电荷开关换向器段或段。

这个动作的结果改变了转子绕组的电极性。它还产生了不同极性的吸引力，并使转子在定子磁场内转动。只要有可用的电源电压，这个过程就会继续。

有刷直流电动机的缺点是其电刷既产生火花又产生摩擦。这些副作用的结果通常转化为设备过热问题，从而限制了最大转速。有刷直流电动机的另一个缺点也源于其火花产生。这些火花产生射频干扰．

无刷直流电机

我相信你都知道，无刷直流电动机有三种配置，三相配置是最常见的。

两种电机类型(有刷和无刷)在设计上的主要区别是用电气开关电路取代了机械换向器。注意，无刷直流电动机，顾名思义，没有电刷。它的特点是一个同步电机，因为定子的磁场和转子以相同的频率旋转。

无刷直流电机由以下部件组成:

定子:无刷直流电机定子的物理特性与感应电机相同。它由堆叠的层压板(钢)和切割槽(轴向)组成。然而，无刷直流电机的绕组与典型的感应电机略有不同。

转子:无刷直流电动机的转子部件由永久稀土合金磁铁组成。此外，根据应用程序，极点的数量将在2到8之间变化，并利用北极和南极的交替放置。无刷直流电动机转子的另一种配置是磁嵌入，其中他们将矩形永磁体嵌入转子的核心内。在转子的另一种配置中，他们将磁铁插入转子的铁芯内。

位置传感器:无刷直流电动机控制其换向电子，因为它不具有刷。为了转动转子，它按顺序给定子绕组通电。这需要转子位置的知识，以精确地激励特定的定子绕组组。这就是位置传感器的功能;它检测转子的位置并将其转换为电信号。

交流电动机

交流电机的优点包括最少的维护和较少的电力需求启动。一般来说，交流电机是高效、耐用和安静的，因此在某些应用中非常可取。

交流电机的两种类型是:

同步:顾名思义，该电机以提供的电流的频率旋转，由转子和定子组成。
感应:这些是使用中最常见的电机类型，既简单又坚固。这些电机由一个转子和一个绕线的定子组成。定子绕组中的电磁感应产生转动转子的力。

总的来说，直流电机和交流电机都有同样的功能，那就是把电能转换成机械能。当然，最根本的区别在于它们的动力来源。此外，特定类型的直流电机需要更多的维护，有有限的速度，和较短的生命周期．然而，交流感应电机是难以置信的坚固与长生命周期．最后，另一个本质区别是速度控制。相比之下，直流电机利用转子绕组的电流，而交流电机通过改变应用电流的频率来控制速度。