电动机的工作方式

经过:马歇尔大脑克里斯汀·霍尔·吉斯勒(Kristen Hall-Geisler)|

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电动机无处不在。陶尔/盖蒂图像

电动机无处不在!在您的房屋中,几乎所有您周围看到的机械运动都是由AC(交替电流)或直流(直流电动机)引起的。在本文中,我们将研究两种类型。

通过了解电动机的工作方式,您可以学到很多有关磁铁的知识,电磁体和一般的电力。电动机用途磁铁创建运动。如果您曾经玩过磁铁,那么您就会了解所有磁铁的基本定律:对立面吸引并喜欢排斥。

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因此,如果您有两个带有其末端的磁铁标有“北”和“南”,那么一个磁铁的北端将吸引另一个磁铁的南端。另一方面,一个磁铁的北端将排斥另一个磁铁的北端(南部将击退南)。在电动机中,这些吸引和驱逐力量会产生旋转运动

电动机内部

位于马蹄铁中的电磁体图“width=
您可能会惊讶地发现电动机完成了多少工作。
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要了解电动机的工作原理,关键是要了解电磁体作品。(看电磁体的工作方式有关完整的详细信息。)

电磁体是电动机的基础。假设您通过将100台电线包裹在指甲上并将其连接到一个简单的电磁体电池。指甲将成为磁铁,并在电池连接时具有北极和南极。

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现在说,您拿起指甲电磁体,通过它的中间运行一个轴,并将其悬挂在马蹄磁铁的中间,如图所示。如果您要将电池连接到电磁体上,以使指甲的北端如图所示,磁性的基本定律告诉您会发生什么:电磁体的北端将从马蹄铁的北端排斥并吸引了马蹄铁的南端。电磁体的南端将以类似的方式被排斥。指甲将移动一半,然后停在显示的位置。

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您通过更改电子方向来翻转磁场。
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电动机的关键是进一步走一步,以便在这一半的运动完成的那一刻翻转。您通过更改电线中流动的电子方向来翻转磁场,这意味着将电池翻转过来。翻转会导致电磁体完成另一半运动。如果电磁体的场在每半运动结束时都精确地翻转,则电动机将自由旋转。

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直流电动机的工作方式

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电动机中有两个磁铁:转子(绿色)是电磁体,而磁场是永久磁铁。
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正如我们提到的,您将遇到两种类型的电动机:直流电流和交替电流。后者,直流或直流电动机是在1800年代中期首次开发的,今天仍在使用。

一个简单的电动机有六个部分:

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  1. 定子
  2. 转子
  3. 换向器
  4. 刷子
  5. 直流电源

外面直流电动机是定子:不动的永久磁铁。内部是转子,它确实移动。这里的转子就像我们上一个示例中的指甲一样,定子就像马蹄铁一样。

当直流电源通过转子发送时,它会产生一个临时电磁场,该电磁场与定子的永久磁场相互作用。换向器的工作是保持场的极性翻转,从而使转子旋转。这会产生产生机械能力所需的扭矩。

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玩具马达

玩具电动机图“width=
从外部,您可以看到形成电动机车身,轴,尼龙端盖和两个电池导线的钢罐。
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图所示的玩具DC电动机很小,大约与一角钱一样大,并带有两个电池引线。如果将电动机的电池引线挂在电池上,则车轴将旋转。如果扭转线索,它将沿相反的方向旋转。

尼龙端盖由两个tabs固定在适当的位置。在端盖内,电动机的刷子在电动机旋转时将电源从电池传递到换向器。(因为刷子可以磨损并且需要更换,所以现代DC电动机通常是无刷

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车轴固定转子和换向器。转子是一组电磁体,在这种情况下三。该电动机中的电枢是一组薄的金属板,堆叠在一起,薄铜线围绕着转子的三极围绕。每根电线的两端(每个极点)连接到一个端子上,然后将三个端子中的每个端子连接到换向器的一盘。

任何直流电动机的最后一块是定子。在此电动机中,它由罐子本身以及两个弯曲的永久磁铁形成。在DC电动机中电枢是转子,田地是定子。

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转子,换向器和刷子

换向器的触点连接到电磁体的轴上,因此它们用磁铁旋转。“width=
换向器的触点连接到电磁体的轴上,因此它们用磁铁旋转。

正如我们之前指出的那样,转子就像我们的电磁图图中的指甲一样。换向器还附着在轴上。换向器只是一对连接到轴上的板。这些板为电磁体的线圈提供了两个连接。

电动机的“翻转电场”部分由两个部分完成:换向器刷子

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该图显示了换向器(绿色)和刷子(红色)如何共同工作以使电流流向电磁体,并且还可以翻转电子在正确时刻流动的方向。换向器的触点连接到电磁体的轴上,因此它们用磁铁旋转。刷子只是两块弹簧金属或碳,与换向器的接触接触。

将所有这些放在一起

当您将所有这些零件放在一起时,您拥有的是完整的电动机。

关键是,当转子穿过水平位置时,电磁反面的电线杆。由于翻转,电磁体的北极始终在车轴上方,因此它可以驱除定子的北极并吸引定子的南极。

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通常转子会有三极而不是本文所示的两个极点。有两个充分的理由让电动机有三个杆:

  • 它导致电动机具有更好的动态。在两极电动机中,如果电磁体处于平衡点,则在电动机启动时在定子的两个两极之间完全水平水平,您可以想象转子在那里被“卡住”。这在三极电机中永远不会发生。
  • 每当换向器撞到将磁场用两孔电动机翻转的点时,换向器就会将电池缩短片刻。这种短路会浪费能量,并不必要地排出电池。三极电机也解决了这个问题。

取决于电动机的大小以及需要做的事情,可以使用多个电线杆。

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交流电机如何工作

现在,我们要看交流电机。交流电动机使用交替电流而不是直流电流。它与DC电动机共享许多零件,并且仍然依赖电磁场和翻转磁场来产生机械功率。

交流电机内部的零件是:

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  1. 定子
  2. 转子
  3. 实心轴
  4. 线圈
  5. 鼠笼

定子在交流电动机中的绕组可以完成直流电动机的转子的作业。在这种情况下,它是一个序列配对和励磁的电磁体的环,从而产生旋转磁场。

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一种工业类型的交流电动机,顶部带有电端子盒,左侧的输出旋转轴以及覆盖它的松鼠笼。
egzon123/cc by-sa 3.0/wikimedia

您会记住,直流电动机中的转子已连接到电池。但是交流电机中的转子与电源没有任何直接连接。它也没有刷子。取而代之的是,它通常使用称为松鼠笼的东西。你读了正确的。

鼠笼在交流电动机中,是一组连接到两个环的转子条,一个在两端。这有点像笼中的鼠标(或松鼠)会在里面运行。松鼠笼转子位于定子内。当通过定子发送交流电源时,它会产生电磁场。松鼠笼中的杆是导体,因此它们响应定子杆的翻转。这就是转子旋转的方式,从而创建自己的磁场。

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交流转子和定子

AC感应电动机的关键是转子的场是由定子磁场诱导的,是转子始终是试图赶上。它一直在寻找停滞,因此旋转以找到稳定状态。但是,使用交流电源产生的电磁场总是比转子场要快一些。转子的旋转正在产生创造机械功率所需的扭矩,以转动汽车的车轮或风扇的呼啸声。

一些交流电动机使用伤口转子,该转子用电线包裹而不是松鼠笼。不过,松鼠笼的种类更为普遍。无论哪种情况,交流电机都只有一个移动零件,这意味着需要更换或维护的东西更少。

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到处都是电动机!

环顾四周,您会发现它充满了电动机。由于我们的房屋使用交流电源,因此大多数这些小工具都有交流电动机。直流电动机更有可能在使用电池的东西中找到。从厨房开始,有电动机:

  • 炉子上的风扇和微波炉
  • 搅拌器
  • 冰箱- 实际上是两个或三个:一个用于压缩机,一个用于冰箱内部的风扇,其中一个是制冰器
  • 立式搅拌机

在公用事业室,有一个电动机:

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即使在浴室里,也有一辆电动机:

您的汽车装有电动机:

另外,其他各种各样的电动机:

  • 电脑
  • 智能手机
  • 玩具
  • 车库门开瓶器
  • 水族馆泵

几乎所有移动的一切都使用电动机来完成其运动。

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最初出版:2000年4月1日

电动机常见问题解答

玩具电动机如何工作?
一个很小的电动机有两个小的永久磁铁,一个换向器,两个刷子,三极,以及一块金属周围缠绕电线制成的电磁体。它以较大版本的方式工作方式相同,但规模较小。
什么是直流电动机?
与使用交流电流的交流版本不同,直流电动机将直流电能转换为机械能。
简单电机的部分是什么?
一个简单的电动机有六个部分:一个电枢或转子,换向器,刷子,一个轴,磁场和某种直流电源。
电动机可以持续多长时间?
在测试条件下,如果在正常工作条件下使用电动机,则可以使用15到20年。
DC还是AC电动机更好?
交流电动机通常更强大,需要更少的维护,但是,直流电动机倾向于高效。电动机的应用往往会影响选择AC还是DC。

特色

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