「直線電機(jī)原理」直線電機(jī)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(dá)機(jī)器人
導(dǎo)讀: 直線電機(jī)不僅在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于是從旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變而來的，而且其工作原理也與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相似。 旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基本工作原理 圖1-9表示一臺簡單的二極旋轉(zhuǎn)電機(jī)。圖中線圈AX、BY、CZ為定子A、...
旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基本工作原理
圖1-9表示一臺簡單的二極旋轉(zhuǎn)電機(jī)。圖中線圈AX、BY、CZ為定子A、B、C三相繞組。當(dāng)在其中通入三相對稱正弦電流后，便在氣隙中產(chǎn)生了一個磁場，這個磁場可看成沿氣隙圓周呈正弦分布。當(dāng)A相電流達(dá)到最大值時，B和C相電流都為負(fù)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(jīng)過120電角度后，B相電流達(dá)到最大值，這時C和A相都為負(fù)的最大值的二分之一，而磁場波幅轉(zhuǎn)到B相繞組軸線上，如圖1-9b所示。經(jīng)過240電角度后，相電流達(dá)到最大值時，A和B相電流都為負(fù)的最大值的二分之一，磁場波幅又轉(zhuǎn)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(zhuǎn)。電流變化一個周期，磁場轉(zhuǎn)過一對極。這種磁場稱為旋轉(zhuǎn)磁場，它的旋轉(zhuǎn)速度稱為同步轉(zhuǎn)速，用 表示，它與電流的頻率f(Hz)成正比，而與電機(jī)的極對數(shù)p成反比：
如用
表示在定子內(nèi)圓表面上磁場運(yùn)動的線速度，則有：
（m／s）
式中──極距（m)
通過圖1-10可說明旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的作用，為了簡單起見，圖中鼠籠轉(zhuǎn)子只畫出了兩根導(dǎo)條。當(dāng)氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場以同步速旋轉(zhuǎn)時，該磁場就會切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，而在其中感應(yīng)出電動勢。電動勢的方向可按右手定則確定，示于圖中轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條是通過端環(huán)短接的，因此在感應(yīng)電動勢的作用下，便在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中產(chǎn)生電流。當(dāng)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(zhuǎn)子電流與氣隙磁場相互作用便產(chǎn)生切向電磁力。電磁力的方向可按左手定則確定。由于轉(zhuǎn)子是個圓柱體，故轉(zhuǎn)子上每根導(dǎo)條的切向電磁力乘上轉(zhuǎn)子半徑，全部加起來即為促使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩。由此可以看出，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向是一致的。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速用表示。在電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總要比同步轉(zhuǎn)速小一些，因?yàn)橐坏?，轉(zhuǎn)子就和旋轉(zhuǎn)磁場相對靜止，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條不切割磁場，于是感應(yīng)電動勢為零，不能產(chǎn)生電流和電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的差值經(jīng)常用轉(zhuǎn)差率來表示，
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直線電機(jī)的基本工作原理
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將圖1-10所示的旋轉(zhuǎn)電機(jī)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(jī)。在這臺直線電機(jī)的三相繞組中通入三相對稱正弦電流后，也會產(chǎn)生氣隙磁場。當(dāng)不考慮由于鐵心兩端開斷而引起的縱向邊端效應(yīng)時，這個氣隙磁場的的分布情況與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的相似，即可看成沿展開的直線方向呈正弦形分布。當(dāng)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(zhuǎn)電機(jī)的相似，二者的差異是：這個磁場是平移的，而不是旋轉(zhuǎn)的，因此稱為行波磁場。顯然，行波磁場的移動速度與旋轉(zhuǎn)磁場在定子內(nèi)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(dǎo)條。次級導(dǎo)條在行波磁場切割下，將感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生電流。而所有導(dǎo)條的電流和氣隙磁場相互作用便產(chǎn)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(yùn)動的方向作直線運(yùn)動。若次級移動的速度用表示，轉(zhuǎn)差率用表示，則有：
在電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下，在0與1之間。上述就是直線電機(jī)的基本工作原理.
應(yīng)該指出，直線電機(jī)的次級大多采用整塊金屬板或復(fù)合金屬板，因此并不存在明顯的導(dǎo)條。但在分析時，不妨把整塊看成是無限多的導(dǎo)條并列安置，這樣仍可以應(yīng)用上述原理進(jìn)行討論。在圖1-12中，分別畫出了假想導(dǎo)條中的感應(yīng)電流及金屬板內(nèi)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(yīng)電流的端部通路，c的大小將影響次級的電阻。旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過對換任意兩相的電源線，可以實(shí)現(xiàn)反向旋轉(zhuǎn)。這是因?yàn)槿嗬@組的相序相反了，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向也隨之反了，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向跟著反過來。同樣，直線電機(jī)對換任意兩相的電源線后，運(yùn)動方向也會反過來，根據(jù)這一原理，可使直線電機(jī)作往復(fù)直線運(yùn)動。
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