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發布時間: | 2023-11-25 01:41 |
最后更新: | 2023-11-25 01:41 |
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磁可以生電,電也可以生磁,它們相伴相隨,形影不離。例如導體切割磁力線,就會產生感應電動勢(即感應電壓),如圖1-1中的(2)所示。注意,這里說的是“切割”,換言之,如果導體在磁場中運動,但沒有切割磁力線,也不會產生感應電壓,如下圖1-1的(1)所示。
圖1-1
圖1-1中移動的是導體,換位思考,如果導體不動,讓磁鐵動,是不是也會使導體產生感應電動勢呢?顯然,是會的。想象一下,若圖1-1中,導體固定,讓磁鐵分別上下移動和左右移動,當磁鐵左右移動時導體就會產生感應電壓。但磁鐵上下移動時導體不會產生感應電壓,因為沒有“切割”。
導體切割磁力線的方向有時也會不一樣,如下圖1-2所示,當導體水平向右移動時,產生的感應電壓,要比向右下方向運動產生的感應電壓大。這是因為,同一速度,相間,導體水平向右運動時切割磁力線的數目比向右下時切割的數目多。
圖1-2
導體切割磁力線可以產生感應電壓,給導體通以電流又可以產生磁場。正是因為這個磁場是由電流產生的,當電流發生變化時,磁場也會隨之變化,包括大小和方向。這個電流與磁場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,那么如果存在電和磁,又會怎么呢?這個問題的其實就是電機為什么能轉的沒錯,如果存在電和磁,那就會產生電磁力,即把一根流過電流的導線放在磁場中,這根導線就會受到電磁力的作用發生運動。
這個很好理解,因為流過電流的導線本身具有磁場,就相當于一根小磁體,把一根小磁體放入另一磁場中(或者說把一根小磁體靠近另一個磁體),那肯定會受到力的作用。
二、電機轉動原理
承上啟下,單相電機的轉子能轉動,正是因為受到電磁力的作用,也就是說,轉子本身得先有流過電流的導體,放在定子產生的磁場中,才能轉動。
但問題來了,轉子上的電流又從哪里來呢?大家都知道,我們給單相電機通電,其實是給電機的定子通電,并沒有給電機的轉子通電。其實,就在上文,仔細思考,電除了可以直接從電源來,顯然還可以利用導體切割磁力線產生!
也就是說,轉子的電流,可以通過它的導體切割磁力線產生。顯然,磁力線已經有了,由電機定子上的通電線圈產生,只要讓轉子上導體切割這些磁力線就可以了。
當然,電機在一開始,轉子是不動的,通過移動導體切割磁力線顯然不現實,我們就得想辦法讓磁場動起來,被轉子導體切割,這就是為什么單相電機加電容的原因!我們一起來看看電機不加電容和加電容的區別。
單相電機定子上的兩個繞組在空間上相隔90°,如圖1-4所示。A、B兩個繞組垂直布置,A為工作繞組,首端為圖中標注“A”處,B為起動繞組,首端為圖中標注“B”處。兩個繞組采用并聯的連接方式。
1、電機不加電容時,其接線圖正如圖1-4所示。
圖1-4
假設兩個繞組相同,由于是并聯關系,它們流過的電流也相同,包括大小和方向。這就導致了兩個線圈產生的磁場也是一樣的,但由于兩個線圈空間相隔90°,兩個磁場也相隔90°。
在這里要說明的一點是,磁場是矢量,它在空間上的任一點,只有一個方向,當把兩個磁場放在一起,磁力線就會合成。這個理解也不難,就好比是力,力是矢量,我們用手推動木塊移動,一只手往左推,一只手往上推,那么木塊受到的力,就是兩個力的合成力,木塊會往左上方移動,如圖1-5所示。
圖1-5
同理,定子上兩個線圈產生的磁場和稱號后如下圖1-6所示。圖中A、B對應電機兩個繞組的首端,根據右手螺旋定則,當電流處于正半周,電流從首端流入,產生的磁場方向為順時針;電流從末端流出,產生的磁場為逆時針。
圖1-6
此時對B繞組來說,產生的磁場方向為向下,而A繞組產生的磁場方向為向右,它們產生的合成磁場方向為右下方向,如圖1-6所示。依次再得出電流處于負半周時的合成磁場方向。
對比圖1-6的兩個磁場,可以發現,隨著電流的交變,磁場的方向也在往復變向,但不管磁場怎么變,它和轉子導體間都不會產生切割運動,這就相當于圖1-1的(1)中的磁鐵上下往復運動,導體不會產生感應電壓,即轉子不會產生電流,沒有電流流過的轉子,處于磁場中,也不會受到電磁力的作用發生旋轉!
2、電機加電容時,其接線圖正如圖1-7所示。
兩個繞組仍然是并聯的連接關系,但起動繞組是先串接一個電容再與工作繞組并聯。串接電容的起動繞組,它的電流就會超前工作繞組電流90°,導致流過兩個繞組的電流不同步,如圖1-7所示。
圖1-7
例如,當相位為90°時,B繞組電流為正半周最大值,但A繞組電流為零;相位為180°時,A繞組電流為正半周最大值,但B繞組電流為零。它們產生和合成磁場方向如下圖1-8所示,90°時,A繞組沒有電流,定子磁場全由B繞組產生,由于B繞組電流為正,電流從首端流入,磁場方向為順時針,同理,電流從B繞組末端流出,磁場方向為逆時針,定子磁場方向為豎直向下。
圖1-8
其他兩個磁場方向大家也可以根據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,定子磁場是隨著電流的交變而轉動的,一旦磁場轉動,那么就會被轉子上的導體切割,從而產生感應電壓。又由于轉子導體是閉合回路,就會產生感應電流,一旦有了電流,這些轉子導體就會受到電磁力的作用發生旋轉。
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