交流电机类型

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简介

电动机被定义为一种将电流转换为机械能的电机。电动机在日常生活中极其重要。电动机的效率很高，主要取决于电机的大小和运行状况。与其他电器不同，电动机无需使用燃料和机油进行维护。电动机主要分为两种类型：交流电机和直流电机。与直流电机相比，交流电机通常成本较高，这就是其在日常生活中使用较少的主要原因。交流电机之所以主要被考虑，是因为它运行安静且工作结构具有极大的可行性。

什么是交流电机？

交流电机指的是一种电流转换电机，它由带有线圈的定子组成。它利用转换后的电流将电能转换为机械能 (Wang, Reitz & Yaz, 2018)。交流电机可以是三相的或单相的，其中三相电机主要用于大量电力转换。单相交流电机用于少量电力转换。

图1：交流感应电机的元件

交流电机因其效率高、可行性强和运行安静而被证明是各种用途的动力来源。交流电机的结构通常很简单，带有磁力驱动的铜绕组定子，并在其上设置旋转磁场 (Lee, 2021)。交流感应电机满足IE4和IE3以及国际电机效率标准的要求。

交流电机的分类

交流电机主要分为四种类型：同步电机、感应电机、单相电机和三相电机。

图2：交流电机类型

感应电机：感应电机是一种交流电动机。转子中的电能需要产生扭矩，这是通过电磁感应实现的 (Oliveira & Ukil, 2019)。它来自定子绕组的旋转磁场。

同步电机：它表示交流电机的轴旋转稳定状态与施加电流的频率同步。它不依赖于感应电力来继续运行 (Stępniewski, 2018)。定子上有多相交流电磁体，产生旋转磁场。

单相电机：单相感应电机是一种将电能转换为机械能以执行某些物理任务的交流电机。

图3：单相电机

单相感应电机只需要单相电流即可进行正常运行。它用于工业和家用电器中的低功率应用。

图4：三相感应电机

三相电机：它是一种通过电磁相互作用将电能转换为机械能的电动机。它也被称为自启动感应电机。它不需要任何额外的启动装置。

交流电机的运行原理

在正半周期期间，转子在两个电磁定子极之间自由旋转，它们之间存在很小的气隙。电磁体直接连接到交流电源。电磁体在提供交流电源和产生磁极方面起着重要作用。

情况1：假设A极获得北极极性，B极获得南极极性。根据磁力定律，异极相互吸引。A极吸引转子的南极。转子被固定在一个特定的位置，如图所示。

图5：交流发电机在负半周期期间的工作原理

情况2：在负半周期期间，交流电源的极性反转。因此，A极获得南极极性，B极获得北极极性。在这种情况下，同极相互排斥。磁体的排斥力试图将转子从该位置移开。随着转子的移动，磁体的吸引力出现。转子被固定在一个新的位置，如图所示。

交流电机的应用

• 交流电机适用于不需要恒定速度和恒定运动的项目。

• 它们不适用于需要非常低速度的应用。

• 交流电机是需要高扭矩和高性能应用的极佳选择。

• 这些电机用于时钟、电动工具、风扇、磁盘驱动器、压缩机、泵、洗衣机和各种工业领域。

结论

交流电机有两个重要的部分：转子（旋转部分）和定子（静止部分）。交流电机的定子是静止的，其主要功能是传递旋转磁场以与转子连接。交流电机的转子组件是通过压入钢轴上制成的，该钢轴延伸到电机外壳之外，以便与外部旋转动力系统进行交互。通过改变电机的滑差和交流信号的频率来控制交流电机的速度。交流电机具有良好的功率重量比，价格低廉，维护成本低。

常见问题

Q1. 交流电机相对于直流电机的优势是什么？

A1. 交流电机产生高扭矩，被称为无刷电机。可以使用控制器改变交流电机的功率和速度。交流电机不会产生火花，因为它不需要电刷和换向器。

Q2. 电机的原理是什么？

A2. 电机的运行原理是：当一个矩形线圈放置在磁场中并通电时，线圈上会产生一个力，使线圈持续旋转。

Q3. 轴和轴承的用途是什么？

A3. 轴承用于在交流电机中将轴固定在特定位置。轴承有助于减少与机壳对齐的轴的摩擦，使电机运行更有效。

Q4. 单相电机和三相电机的主要区别是什么？

A4. 单相感应电机只需要单相电源即可运行。另一方面，三相电机不需要任何额外的启动设备。