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电动机基础知识Word文档格式.docx

1、圖1 直流發電機原理:轉子轉動與定子磁場相互作用,以產生電動勢,圖中M表示定子磁場方向,V表示轉子導體運動方向,E表示所產生的感應電動勢的方向。圖2 直流馬達原理:由外部電源提供電流使通過轉子導線,以產生磁場與定子磁場相互作用而轉動,圖中M表示定子磁場方向,I 表示流過轉子導體的電流方向,F表示轉子與定子磁場相互作用所產生作用力的方向(此力使轉子轉動)。由於磁場的磁力,可由永久磁鐵或電磁鐵產生,因此馬達的轉子或定子,都可以是電磁鐵或永久磁鐵,圖3的玩具直流馬達,其轉子為電磁鐵(以漆包線繞成),定子則為永久磁鐵,圖4的步進馬達,其轉子為永久磁鐵,定子則為電磁鐵(以漆包線繞成)。然而針對不同的用途

2、需求,電動機須具備不同的特性,因此實際上電動機的構造也有許多的種類,原理也略有不同,例如圖5的感應馬達,其轉子既不是永久磁鐵,也不是用線圈繞成的電磁鐵,而是由定子磁場感應而產生磁力而旋轉,其原理就如同轉動一個磁鐵以帶動一個圓盤的道理,不過此實際的馬達裡,並不是轉動周圍的磁鐵,而是讓繞在定子上的線圈電流相位不同,因而產生N極的時間不同,就如同磁場在旋轉一般。 在此僅粗略地介紹馬達的大致結構,馬達的種類請參閱相關篇章。圖3 此玩具直流馬達以永久磁鐵為周圍的磁場,線圈繞成的電磁鐵為中間轉子圖4 此不進馬達以線圈繞成的電磁鐵為周圍的磁場,永久磁鐵為中間轉子。圖5 此感應馬達以線圈繞成的電磁鐵為周圍的磁

3、場,以感應的方式讓轉子產生渦電流而旋轉。二、線型馬達(電動機)的構造和原理:線型電動機雖稱為馬達但外型卻不同於傳統的圓形電磁場,只是和傳統馬達一樣均使用同性相斥的磁場原理來開發,我們可以想像線性馬達就如同將轉動馬達從圓心沿半徑切開,再展開來攤平成一直線,如圖 6,其應用例如磁浮火車、OA(辦公室自動化)機器、FA(工廠自動化)機器、醫療及試驗裝置等。圖6 線性馬達就如同將馬達轉子和定子切開攤平圖 7 線性馬達移動的原理 圖右為磁力線通過鋁板而在板上產生感應電流圖左下表示當磁場向左邊移動,帶動鋁板向左移動,圖右上為左下圖的平面示意圖。2005-12-7 16:36:00 taken 等级:版主文

4、章:1164 精华:3经验:7830魅力:3677现金:14439金币:58点券:威望:登陆:161注册:2005年8月10日第 2 楼 電動機的運轉及應用 電動機如依照其使用的目的來分類,則種類相當龐雜,如以轉動和移動而分類則,如前面所介紹的可分成普通電動機和線型電動機,而普通電動機因其使用之電源有交流電及直流電,而有所謂的交流馬達和直流馬達,在使用馬達前需先了解其使用的電源是直流電還是交流電,如果是交流電,還需知道它是三相還是單相的交流電,接錯電源會導致不必要的損失和危險。除此之外,應了解不同電動機的特性及啟動方法,圖 1 為以使用電源分類的概略馬達種類。 圖 1 以馬達所使用的電源分類的

5、概略馬達種類。 不同設計的馬達有不同的啟動方式和動力特性,而適用於不同用途的機械中,例如有些馬達有高轉矩和扭力,而有些馬達則能定速旋轉,或者轉幾分之一圈,一般而言驅動機器的能力以輸出的功率來計算,馬達輸出功率的單位為馬力(Horse power 簡稱HP ) 1馬力(HP)=746瓦特(W),馬力愈高在單位時間裡輸出的功也愈大,在機械中主要的驅動馬達,都需要比較大的動力,而作為控制用途如定位、定速等的馬達,則輸出功率較小。一、直流馬達(DC motor):一般的直流馬達如圖 2 所示,包含周圍磁場(永久磁鐵或電磁鐵)、電刷、整流子等元件,電刷和整流子將外部所供應的直流電源,持續地供應給轉子的線

6、圈,並適時地改變電流的方向,使轉子能依同一方向持續旋轉。 圖 2 直流馬達包含定子磁場、電刷、整流子及轉子直流馬達的優點有速度調整容易,啟動轉矩較大等,但是電刷與整流子保養維修不易,因此有所謂的無刷型直流馬達,如圖 3 所示為電腦軟式磁碟機中轉動磁碟片的馬達,定子磁場的線圈如圖 4 左,轉子為圖 4 右之永久磁鐵。圖 3圖 4直流馬達廣泛地用在消費電子產品及玩具,如電動刮鬍刀、錄音機、錄影機、CD唱盤、模型汽車、火車等,而大輸出功率的直流電動機則使用在電車、快速電梯、工作母機等。圖5 直流馬達應用在吹風機中(交流電經整流成直流電) 圖6 直流馬達應用在時鐘 二、交流馬達 :由於交流電的電壓和電

7、流隨時間而變動,因此將交流電通過馬達的定子線圈,所產生的磁場並不是一個固定的磁場,而是隨時間而變化N極和S極的變動磁場,利用此特性,可經設計讓周圍磁場在不同時間、不同的位置推動轉子,使其持續運轉,就如同周圍站了一圈的同學,大家順序伸手去推中間那一位同學轉動一樣,大家推的時間不一樣,因此轉子的和力不等於零,因此若要轉子持續旋轉,我們必須讓周圍的磁場在不同的時間來產生N極或S極,所以周圍磁場的線圈常分為幾組,通以不同相位的交流電。市電提供單相(圖7)和三相(圖8)的交流電,一般家庭都使用單相的電源,因此家庭裡使用的都是單相的交流馬達,為了在周圍磁場產生不同的相位,電容啟動馬達在一組周圍磁場線圈串接

8、一個電容器(分相電容),以使與其他組線圈產生相位差,如電風扇、家庭用水加壓機等,如圖 9 電風扇使用單相交流馬達及分相電容。在工廠裡三相的交流電動機,因結構單純、動作確實而廣泛地被採用,其接線如圖,需反方向旋轉時,只需將三相電源中的R相和T相兩條線交換即可。 圖 7 圖 8 圖 9 電風扇使用單相交流馬達及分相電容圖 10 利用分相電容啟動的單相交流馬達接線在工廠裡三相的交流電動機,因結構單純、動作確實而廣泛地被採用,其接線如圖 11,需反方向旋轉時,只需將三相電源中的R相和T相兩條線交換即可。圖 11感應馬達 馬達的設計上,除了利用交流電相位的變化以產生變動的磁場外,更可以利用變動的周圍磁場

9、,以感應中間轉子以產生磁場,如此轉子可以不必再纏繞線圈,亦不需有炭刷等構造,而可簡化轉子的構造,如感應電動機(單相和三相)的鼠籠轉子,在積疊的鐵心中穿插銅棒或鋁棒,兩端利用短路環短路變成鼠籠型,經周圍變動磁場感應,產生渦流及磁力而旋轉,如圖 12 。圖12 鼠籠轉子構造同步馬達(synchronous motor): 同步馬達(synchronous motor):在交流電產生的旋轉磁場中,裝入永久磁鐵轉子,轉子的速 度就完全依照旋轉磁場的速度而旋轉,被應用在計時器、機器進給裝置、事務機器等。三、脈沖馬達步進馬達(Stepping motor)是脈沖馬達的一種,在數位電路非常進步的今天,直流電源可以經過數位IC的處理,變成脈沖電流以控制馬達,這種馬達若以所規定的順序,將脈波加在周圍磁場,則轉子將以固定的角度做步級運轉,例如一個步進馬達可能將一圓周(360度)分成200步(step),一步即為1.8度,如果控制此馬達前進10步,即控制它轉18度,如此可做精密的角度或距離的控制(距離的控制可配合導螺桿而達成),因此廣泛地應用在位置及角度的控制上,如機器人、事務機器等,圖13、14 示微電腦軟式磁碟機中,控制磁頭前後移動找尋磁軌的步進馬達.。 圖 13

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