「直線電機原理」直線電機工作原理
發(fā)布時間：2019-07-23 11:30:05
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文章來源：深圳博智達機器人
導讀: 直線電機不僅在結構上相當于是從旋轉電機演變而來的，而且其工作原理也與旋轉電機相似。 旋轉電機的基本工作原理 圖1-9表示一臺簡單的二極旋轉電機。圖中線圈AX、BY、CZ為定子A、...
直線電機不僅在結構上相當于是從
旋轉電機演變而來的，而且其工作原理也與旋轉電機相似。
旋轉電機的基本工作原理
圖1-9表示一臺簡單的二極旋轉電機。圖中線圈AX、BY、CZ為定子A、B、C三相繞組。當在其中通入三相對稱正弦電流后，便在氣隙中產生了一個磁場，這個磁場可看成沿氣隙圓周呈正弦分布。當A相電流達到最大值時，B和C相電流都為負的最大值的二分之一，這時磁場波幅處于A相繞組軸線上，如圖1-9a所示。經過120電角度后，B相電流達到最大值，這時C和A相都為負的最大值的二分之一，而磁場波幅轉到B相繞組軸線上，如圖1-9b所示。經過240電角度后，相電流達到最大值時，A和B相電流都為負的最大值的二分之一，磁場波幅又轉到C相繞組軸線上，如圖1-9c所示。由此可見，電流隨時間變化，磁場波幅就按A、B、C相序沿圓周旋轉。電流變化一個周期，磁場轉過一對極。這種磁場稱為旋轉磁場，它的旋轉速度稱為同步轉速，用 表示，它與電流的頻率f(Hz)成正比，而與電機的極對數(shù)p成反比：
如用
表示在定子內圓表面上磁場運動的線速度，則有：
（m／s）
式中──極距（m)
通過圖1-10可說明旋轉磁場對轉子的作用，為了簡單起見，圖中鼠籠轉子只畫出了兩根導條。當氣隙中旋轉磁場以同步速旋轉時，該磁場就會切割轉子導條，而在其中感應出電動勢。電動勢的方向可按右手定則確定，示于圖中轉子導條上。由于轉子導條是通過端環(huán)短接的，因此在感應電動勢的作用下，便在轉子導條中產生電流。當不考慮電動勢和電流的相位差時，電流的方向即為電動勢的方向。這個轉子電流與氣隙磁場相互作用便產生切向電磁力。電磁力的方向可按左手定則確定。由于轉子是個圓柱體，故轉子上每根導條的切向電磁力乘上轉子半徑，全部加起來即為促使轉子旋轉的電磁轉矩。由此可以看出，轉子旋轉的方向與旋轉磁場的轉向是一致的。轉子的轉速用表示。在電動機運行狀態(tài)下，轉子轉速總要比同步轉速小一些，因為一旦，轉子就和旋轉磁場相對靜止，轉子導條不切割磁場，于是感應電動勢為零，不能產生電流和電磁轉矩。轉子轉速與同步轉速的差值經常用轉差率來表示，
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直線電機的基本工作原理
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將圖1-10所示的旋轉電機在頂上沿徑向剖開，并將圓周拉直，便成了圖1-11所示的直線電機。在這臺直線電機的三相繞組中通入三相對稱正弦電流后，也會產生氣隙磁場。當不考慮由于鐵心兩端開斷而引起的縱向邊端效應時，這個氣隙磁場的的分布情況與旋轉電機的相似，即可看成沿展開的直線方向呈正弦形分布。當三相電流隨時間變化時，氣隙磁場將按A、B、C相序沿直線移動。這個原理與旋轉電機的相似，二者的差異是：這個磁場是平移的，而不是旋轉的，因此稱為行波磁場。顯然，行波磁場的移動速度與旋轉磁場在定子內圓表面上的線速度是一樣的，即為，稱為同步速度，且
(m／s)
再來看行波磁場對次級的作用。假定次級為柵形次級，圖1-11中僅畫出其中的一根導條。次級導條在行波磁場切割下，將感應電動勢并產生電流。而所有導條的電流和氣隙磁場相互作用便產生電磁推力。在這個電磁推力的作用下，如果初級是固定不動的，那末次級就順著行波磁場運動的方向作直線運動。若次級移動的速度用表示，轉差率用表示，則有：
在電動機運行狀態(tài)下，在0與1之間。上述就是直線電機的基本工作原理.
應該指出，直線電機的次級大多采用整塊金屬板或復合金屬板，因此并不存在明顯的導條。但在分析時，不妨把整塊看成是無限多的導條并列安置，這樣仍可以應用上述原理進行討論。在圖1-12中，分別畫出了假想導條中的感應電流及金屬板內電流的分布，圖中為初級鐵心的疊片厚度，c為次級在長度方向伸出初級鐵心的寬度，它用來作為次級感應電流的端部通路，c的大小將影響次級的電阻。旋轉電機通過對換任意兩相的電源線，可以實現(xiàn)反向旋轉。這是因為三相繞組的相序相反了，旋轉磁場的轉向也隨之反了，使轉子轉向跟著反過來。同樣，直線電機對換任意兩相的電源線后，運動方向也會反過來，根據(jù)這一原理，可使直線電機作往復直線運動。
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