電動車電機工作原理(轉載)

2017-05-15
電動機(Motors)是把電能轉換成機械能的一種設備。它是利用通電線圈(也就是定子繞組)產生旋轉磁場並作用於轉子鼠籠式式閉合鋁框形成磁電動力旋轉扭矩。電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機,電力系統中的電動機大部分是交流電機,可以是同步電機或者是非同步電機(電機定子磁場轉速與轉子旋轉轉速不保持同步速)。電動機主要由定子與轉子組成,通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線(磁場方向)方向有關。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用,使電動機轉動。
 
基本介紹
 
電動機是一種旋轉式電動機器,它將電能轉變為機械能,它主要包括一個用以產生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個旋轉電樞或轉子。在定子繞組旋轉磁場的作用下,其在電樞鼠籠式鋁框中有電流通過並受磁場的作用而使其轉動。這些機器中有些類型可作電動機用,也可作發電機用。它是將電能轉變為機械能的一種機器。通常電動機的作功部分作旋轉運動,這種電動機稱為轉子電動機;也有作直線運動的,稱為直線電動機。
 
基本結構
 
一、三相非同步電動機的結構,由定子、轉子和其它附件組成。
 
(一)定子(靜止部分)
 
1、定子鐵心
 
作用:電機磁路的一部分,並在其上放置定子繞組。
 
構造:定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成,在鐵心的內圓沖有均勻分布的槽,用以嵌放定子繞組。
 
定子鐵心槽型有以下幾種:
 
半閉口型槽:電動機的效率和功率因數較高,但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用於小型低壓電機中。
 
半開口型槽:可嵌放成型繞組,一般用於大型、中型低壓電機。所謂成型繞組即繞組可事先經過絕緣處理後再放入槽內。
 
開口型槽:用以嵌放成型繞組,絕緣方法方便,主要用在高壓電機中。
 
2、定子繞組
 
作用:是電動機的電路部分,通入三相交流電,產生旋轉磁場。
 
構造:由三個在空間互隔120°電角度、隊稱排列的結構完全相同繞組連接而成,這些繞組的各個線圈按一定規律分別嵌放在定子各槽內。
 
定子繞組的主要絕緣項目有以下三種:(保證繞組的各導電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣)。
 
(1)對地絕緣:定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣。
 
(2)相間絕緣:各相定子繞組間的絕緣。
 
(3)匝間絕緣:每相定子繞組各線匝間的絕緣。
 
電動機接線盒內的接線:
 
電動機接線盒內都有一塊接線板,三相繞組的六個線頭排成上下兩排,並規定上排三個接線樁自左至右排列的編號為1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三個接線樁自左至右排列的編號為6(W2)、4(U2)、5(V2),.將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡製造和維修時均應按這個序號排列。
 
3、機座
 
作用:固定定子鐵心與前後端蓋以支撐轉子,並起防護、散熱等作用。
 
構造:機座通常為鑄鐵件,大型非同步電動機機座一般用鋼板焊成,微型電動機的機座採用鑄鋁件。封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積,防護式電機的機座兩端端蓋開有通風孔,使電動機內外的空氣可直接對流,以利於散熱。
 
(二)轉子(旋轉部分)
 
1、三相非同步電動機的轉子鐵心:
 
作用:作為電機磁路的一部分以及在鐵心槽內放置轉子繞組。
 
構造:所用材料與定子一樣,由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成,硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔,用來安置轉子繞組。通常用定子鐵心沖落後的硅鋼片內圓來沖制轉子鐵心。一般小型非同步電動機的轉子鐵心直接壓裝在轉軸上,大、中型非同步電動機(轉子直徑在300~400毫米以上)的轉子鐵心則藉助與轉子支架壓在轉軸上。
 
2、三相非同步電動機的轉子繞組
 
作用:切割定子旋轉磁場產生感應電動勢及電流,並形成電磁轉矩而使電動機旋轉。
 
構造:分為鼠籠式轉子和繞線式轉子。
 
(1)鼠籠式轉子:轉子繞組由插入轉子槽中的多根導條和兩個環行的端環組成。若去掉轉子鐵心,整個繞組的外形像一個鼠籠,故稱籠型繞組。小型籠型電動機採用鑄鋁轉子繞組,對於100KW以上的電動機採用銅條和銅端環焊接而成。
 
(2)繞線式轉子:繞線轉子繞組與定子繞組相似,也是一個對稱的三相繞組,一般接成星形,三個出線頭接到轉軸的三個集流環上,再通過電刷與外電路聯接。
 
特點:結構較複雜,故繞線式電動機的應用不如鼠籠式電動機廣泛。但通過集流環和電刷在轉子繞組迴路中串入附加電阻等元件,用以改善非同步電動機的起、制動性能及調速性能,故在要求一定範圍內進行平滑調速的設備,如吊車、電梯、空氣壓縮機等上面採用。
 
(三)相非同步電動機的其它附件
 
1、端蓋:支撐作用。
 
2、軸承:連接轉動部分與不動部分。
 
3、軸承端蓋:保護軸承。
 
4、風扇:冷卻電動機。
 
二、直流電動機採用八角形全疊片結構,不僅空間利用率高,而且當採用靜止整流器供電時,能承受脈動電流和快速的負載電流變化。直流電動機一般不帶串勵繞組,適用於需要正、反轉的自動控制技術中。根據用戶需要也可以製成帶串勵繞組。中心高100~280mm的電動機無補償繞組,但中心高250mm、280mm的電動機根據具體情況和需要可以製成帶補償繞組,中心高315~450mm的電動機帶有補償繞組。中心高500~710mm的電動機外形安裝尺寸及技術要求均符合IEC國際標準,電機的機械尺寸公差符合ISO國際標準。
 
直流電動機的工作原理:
 
線圈連著換向片,換向片固定於轉軸上,隨電機軸一起旋轉,換向片之間及換向片與轉軸之間均互相絕緣,它們構成的整體稱為換向器。電刷A、B在空間上固定不動。
 
在電機的兩電刷端加上直流電壓,由於電刷和換向器的作用將電能引入電樞線圈中,並保證了同一個極下線圈邊中的電流始終是一個方向,繼而保證了該極下線圈邊所受的電磁力方向不變,保證了電動機能連續地旋轉,以實現將電能轉換成機械能以拖動生產機械,這就是直流電動機的工作原理。注意:每個線圈邊中的電流方向是交變的。
 
直流發電機的工作原理:
 
當用原動機拖動電樞逆時針方向旋轉,線圈邊將切割磁力線感應出電勢,電勢方向可據右手定則確定。由於電樞連續旋轉,線圈邊ab、cd將交替地切割N極、S極下的磁力線,每個線圈邊和整個線圈中的感應電動勢的方向是交變的,線圈內的感應電動勢是交變電動勢,但由於電刷和換向器的作用,使流過負載的電流是單方向的直流電流,這一直流電流一般是脈動的。

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