西門子PLC模塊授權(quán)CPU224CN

時(shí)間：2023-06-09作者：潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司瀏覽：51

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單相電機(jī)經(jīng)常用來帶動(dòng)功率不大的電動(dòng)工具和家用電器，如風(fēng)扇、洗衣機(jī)等，它的定子上有兩個(gè)繞組，一個(gè)是工作繞組，一個(gè)是起動(dòng)繞組，兩者缺一不可。

不管是單相電機(jī)，還是三相電機(jī)，它們都是基于電磁感應(yīng)原理而工作的，所以要真正理解電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，就得理解電磁感應(yīng)。

一、電磁感應(yīng)

磁可以生電，電也可以生磁，它們相伴相隨，形影不離。例如導(dǎo)體切割磁力線，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(即感應(yīng)電壓)，如圖1-1中的(2)所示。注意，這里說的是“切割”，換言之，如果導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，但沒有切割磁力線，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，如下圖1-1的(1)所示。







圖1-1

圖1-1中移動(dòng)的是導(dǎo)體，換位思考，如果導(dǎo)體不動(dòng)，讓磁鐵動(dòng)，是不是也會(huì)使導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢?顯然，是會(huì)的。想象一下，若圖1-1中，導(dǎo)體固定，然后讓磁鐵分別上下移動(dòng)和左右移動(dòng)，當(dāng)磁鐵左右移動(dòng)時(shí)導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。但磁鐵上下移動(dòng)時(shí)導(dǎo)體不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，因?yàn)闆]有“切割”。

另外，導(dǎo)體切割磁力線的方向有時(shí)也會(huì)不一樣，如下圖1-2所示，當(dāng)導(dǎo)體水平向右移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，要比向右下方向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓大。這是因?yàn)?，同一速度，相同時(shí)間，導(dǎo)體水平向右運(yùn)動(dòng)時(shí)切割磁力線的數(shù)目比向右下時(shí)切割的數(shù)目多。







圖1-2

導(dǎo)體切割磁力線可以產(chǎn)生感應(yīng)電壓，與此同時(shí)，給導(dǎo)體通以電流又可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。正是因?yàn)檫@個(gè)磁場(chǎng)是由電生的，所以當(dāng)電流發(fā)生變化時(shí)，磁場(chǎng)也會(huì)隨之變化，包括大小和方向。這個(gè)電流與磁場(chǎng)的方向遵循右手螺旋定則，如下圖1-3所示。







圖1-3

磁生電，電生磁，那么如果同時(shí)存在電和磁，又會(huì)怎么呢?這個(gè)問題的答案其實(shí)就是電機(jī)為什么能轉(zhuǎn)的。沒錯(cuò)，如果同時(shí)存在電和磁，那就會(huì)產(chǎn)生電磁力，即把一根流過電流的導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中，這根導(dǎo)線就會(huì)受到電磁力的作用發(fā)生運(yùn)動(dòng)。

這個(gè)很好理解，因?yàn)榱鬟^電流的導(dǎo)線本身具有磁場(chǎng)，就相當(dāng)于一根小磁體，把一根小磁體放入另一磁場(chǎng)中(或者說把一根小磁體靠近另一個(gè)磁體)，那肯定會(huì)受到力的作用。




二、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理

承上啟下，單相電機(jī)的轉(zhuǎn)子能轉(zhuǎn)動(dòng)，正是因?yàn)槭艿诫姶帕Φ淖饔?，也就是說，轉(zhuǎn)子本身得先有流過電流的導(dǎo)體，然后放在定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，才能轉(zhuǎn)動(dòng)。

但問題來了，轉(zhuǎn)子上的電流又從哪里來呢?大家都知道，我們給單相電機(jī)通電，其實(shí)是給電機(jī)的定子通電，并沒有給電機(jī)的轉(zhuǎn)子通電。其實(shí)，答案就在上文，仔細(xì)思考，電除了可以直接從電源來，顯然還可以利用導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生!







也就是說，轉(zhuǎn)子的電流，可以通過它的導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生。顯然，磁力線已經(jīng)有了，由電機(jī)定子上的通電線圈產(chǎn)生，只要讓轉(zhuǎn)子上導(dǎo)體切割這些磁力線就可以了。

當(dāng)然，電機(jī)在一開始，轉(zhuǎn)子是不動(dòng)的，所以通過移動(dòng)導(dǎo)體切割磁力線顯然不現(xiàn)實(shí)，所以我們就得想辦法讓磁場(chǎng)動(dòng)起來，然后被轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割，這就是為什么單相電機(jī)加電容的原因!接下來我們一起來看看電機(jī)不加電容和加電容的區(qū)別。

單相電機(jī)定子上的兩個(gè)繞組在空間上相隔90°，如圖1-4所示。A、B兩個(gè)繞組垂直布置，A為工作繞組，首端為圖中標(biāo)注“A”處，B為起動(dòng)繞組，首端為圖中標(biāo)注“B”處。兩個(gè)繞組采用并聯(lián)的連接方式。

1、電機(jī)不加電容時(shí)，其接線圖正如圖1-4所示。







圖1-4

設(shè)兩個(gè)繞組相同，由于是并聯(lián)關(guān)系，所以它們流過的電流也相同，包括大小和方向。這就導(dǎo)致了兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是一樣的，但由于兩個(gè)線圈空間相隔90°，所以兩個(gè)磁場(chǎng)也相隔90°。

在這里要說明的一點(diǎn)是，磁場(chǎng)是矢量，所以它在空間上的任一點(diǎn)，只有一個(gè)方向，當(dāng)把兩個(gè)磁場(chǎng)放在一起，磁力線就會(huì)合成。這個(gè)理解也不難，就好比是力，力是矢量，我們用手推動(dòng)木塊移動(dòng)，一只手往左推，一只手往上推，那么木塊受到的力，就是兩個(gè)力的合成力，所以木塊會(huì)往左上方移動(dòng)，如圖1-5所示。







圖1-5

同理，定子上兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)和稱號(hào)后如下圖1-6所示。圖中A、B對(duì)應(yīng)電機(jī)兩個(gè)繞組的首端，根據(jù)右手螺旋定則，當(dāng)電流處于正半周，電流從首端流入，產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)轫槙r(shí)針;電流從末端流出，產(chǎn)生的磁場(chǎng)為逆時(shí)針。







圖1-6

此時(shí)對(duì)B繞組來說，產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)橄蛳拢鳤繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)橄蛴?，所以它們產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)方向?yàn)橛蚁路较?，如圖1-6所示。依次再得出電流處于負(fù)半周時(shí)的合成磁場(chǎng)方向。

對(duì)比圖1-6的兩個(gè)磁場(chǎng)，可以發(fā)現(xiàn)，隨著電流的交變，磁場(chǎng)的方向也在往復(fù)變向，但不管磁場(chǎng)怎么變，它和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體間都不會(huì)產(chǎn)生切割運(yùn)動(dòng)，這就相當(dāng)于圖1-1的(1)中的磁鐵上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，即轉(zhuǎn)子不會(huì)產(chǎn)生電流，沒有電流流過的轉(zhuǎn)子，即使處于磁場(chǎng)中，也不會(huì)受到電磁力的作用發(fā)生旋轉(zhuǎn)!

2、電機(jī)加電容時(shí)，其接線圖正如圖1-7所示。

兩個(gè)繞組仍然是并聯(lián)的連接關(guān)系，但起動(dòng)繞組是先串接一個(gè)電容再與工作繞組并聯(lián)。串接電容的起動(dòng)繞組，它的電流就會(huì)**前工作繞組電流90°，導(dǎo)致流過兩個(gè)繞組的電流不同步，如圖1-7所示。







圖1-7

例如，當(dāng)相位為90°時(shí)，B繞組電流為正半周較大值，但A繞組電流為零;相位為180°時(shí)，A繞組電流為正半周較大值，但B繞組電流為零。它們產(chǎn)生和合成磁場(chǎng)方向如下圖1-8所示，90°時(shí)，A繞組沒有電流，定子磁場(chǎng)全由B繞組產(chǎn)生，由于B繞組電流為正，所以電流從首端流入，磁場(chǎng)方向?yàn)轫槙r(shí)針，同理，電流從B繞組末端流出，磁場(chǎng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，所以定子磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向下。







圖1-8

其他兩個(gè)磁場(chǎng)方向大家也可以根據(jù)右手螺旋定則自行判斷，在此我就不一一分析。從圖1-8可以看到，定子磁場(chǎng)是隨著電流的交變而轉(zhuǎn)動(dòng)的，一旦磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，那么就會(huì)被轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)體切割，從而產(chǎn)生感應(yīng)電壓。又由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體是閉合回路，所以就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，一旦有了電流，這些轉(zhuǎn)子導(dǎo)體就會(huì)受到電磁力的作用發(fā)生旋轉(zhuǎn)

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