电机的运行原理

一、小功率电动机的分类

按国家标准规定，小功率电动机指折算至1500r/min(转/分)时连续额定功率不超过1.1kw的电动机，也称为微电动机或马力电动机，其分类如下：

1、小功率电动机分为以下4种：

1) 小功率异步电动机；

① 三相异步电动机；

② 单相电阻起动电动机；

③ 单相电容起动电动机；

④ 单相电容运转电动机；

⑤ 单相电容双值电动机；

⑥ 罩极异步电动机。

2) 小功率同步电动机；

① 永磁同步电动机；

② 磁阻同步电动机；

③ 磁滞（zhi）同步电动机；

3) 小功率直流电动机；

① 有刷直流电动机；

A、励磁直流电动机；B、永磁直流电动机。

② 无刷直流电动机。

4) 小功率交流换向器电动机；

① 单相串激电动机；

②  交直流两用电动机；

③ 推斥电动机。

二、电机的运行原理

1、安培环路定律——全电流定律

本定律阐（chan）述电流产生磁场的规律，由式表达：上式说明沿任一条闭合回路L,磁场强度的线积分等于该闭合路所包围的全电流。

将全电流定律用到电机中，由于电机磁路通常可按不同的材料和几何尺寸分成几段，每段中的磁场强度是相同的，因此可将上式写成：Hi----第i段磁路磁场强度（A/m）Li----第i段磁路计算长度（m）Wi----磁势（A）W---线圈匝数

磁场感应电流产生的强弱及方向由磁感应强度表示。形象的描绘磁场用磁力线，磁力线是闭合曲线，磁力线的方向与产生磁场的电流之间符合右螺旋法则。穿过单位面积的磁力线数就是感应强度B.磁感应强度不仅与电流有关，而且与周围介质有关，当周围放有铁磁物质时，磁场会大大加强，这是因为不同的介质有不同的磁导率，磁导率用u0表示。真空磁导率磁场物质u为u0的几百倍至几千倍，而且与磁场强度有关，不是常数，磁场强与磁感应强度关系为H=B/u式中B——表示磁感应强度（T）U——表示磁导率（H/m）H——表示磁场强度，也叫磁势（A/m）在均匀磁场中，穿过面积S的磁力线定义为磁通。

2、电磁力定律本定律

阐述处于磁场中的载流导体受有电磁力作用。当磁场与载流导体相互垂直时，作用在导体相互垂直时，作用在导体的电磁力为f=BiL式中

f——电磁力（N）

B———磁感应强度（T）

i-----导体的电流（A）

L-----导体的有效长度（m）

电磁力f的方向由左手定则判定：磁通指向手心，伸直四指指电流方向，垂直的拇指指电磁方向。

3、电磁感应定律本定律

阐述磁通变化产生感生电势的规律。

⑴变化磁通产生的感应电势——变压器电势

式中W—与磁通Φ相交链的线圈匝数Φ—与线圈交链的磁通（Wb）t—时间（s）e—感应动势（V）

⑵切割电势，导线在磁场中运动并切割磁力线时，导体中产生感应电动势：e=BL.V式中B—磁感应强度（T）L—导线有效长度V—导线垂直于磁场的运动速度

上式感应电势方向由右手定则确定，手心迎着磁通、垂直的拇指指向导体运动方向，平行四指指向感应电势方向。

4、能量守恒原理

在质量不变的物理系统中，能量总是守恒的，能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，而仅能变换的形式。在电动机能量的平衡关系式为：电源输入的电能=磁场储能的增加+热能的能量损耗+机械能的输出式中：转换为热能的能量损耗主要包括三部分

⑴定、转子绕组铜耗；

⑵交变磁通在铁芯的铁耗；

⑶通风、摩擦产生的机械损耗。

三、单相异步电动机工作原理

在三项点集中，当定子三相绕组接到三相交流电源时，对称三相交流电流在三相对称绕组中流通，产生圆形旋转磁势和磁场，从下图表示：

电流随时间变化，产生磁势和磁场在空间旋转，旋转速度由电源频率f和电机极数p决定。n=2x60/p*f式中n—旋转磁转速（r/min）p—电机极数

f—电源频率（HZ）在单相电机中，由于单相绕组产生的使脉振磁场，电机没有起动转矩，不能起动，如下图所示：

因此在单相电机定子铁芯中嵌放两绕组且其轴线在空间相隔90°电角度，两相绕组的线径、匝数分布个不相同，其中一项绕组称为主绕组（用M表示）。另一项绕组称为付绕组（用A表示）。付绕组铁移相元件接入电源。结构原理如下图：

在单相电机中，若定子上的主、付两相绕组完全对称，两相绕组接到两相对称电源，则与三相电机一样也产生在空间旋转的圆形旋转磁势和磁场，如下图：

可见对称绕组通入对称两相电流产生的旋转磁势与三相电机产生旋转磁势一样。其旋转速度与电源频率和电机极数有关：n=120f/p

在单相电机的转子中铸有许多彼此相连通的鼠笼形铝导条。

当电机中磁场以n速度旋转时，处于旋转磁场中的转子导条就会切割磁力线而产生感应电势和感应电流，感应电流在磁场的作用下产生电磁力和电磁力矩，形成一定得转速n’。一般情况下电机转速n’不等于旋转磁场转速n。因为n’=n时，转子导条相对旋转磁场是静止的，导条中就不会产生感应电势和感应电流，电机就不会电磁力矩，电机的转速就会自然下降。因转子速度始终低于旋转磁场速度，故此种电机为“单相异步电动机”。