简述交流电机工作原理、结构及类型

众所周知，电动机的主要功能是将电能从电能转换为机械能。市场上有不同类型的电动机，例如交流电动机和直流电动机，还可以根据电源类型、输出运动类型、结构和应用等不同参数进行分类。这些电机通过电机的磁场和绕组内的电流之间的相互作用来运行，以产生施加在电机轴上的扭矩形式的力。

电动机可以通过 AC（交流）源或 DC（直流）源进行电力驱动，其中交流源是逆变器、发电机、电网，直流源是整流器、电池。与运输、工业和ICE（内燃机）中使用的其他原动机相比，电动机效率更高。本文简单介绍下简述交流电机工作原理、结构及类型。

交流电机的概念

交流电机就是指与交流电一起工作的电动机，通过与交流电混合的磁力产生机械能。交流电机结构包括线圈以在附接的转子内产生朝向输出轴的旋转磁场，从而可以产生第二磁场。

交流电机已被设计师和工程师使用多年，以应用于不同的应用，非常有助于产生等于额定速度的稳定扭矩。这些电机操作起来非常简单，并且可以以较低的成本进行配置。

主要工作原理

交流电机的基本工作原理主要取决于磁力。基本的交流电机包括一个线圈和两个靠近轴的永磁体。一旦向线圈提供交流电，它就会变成产生磁场的电磁铁。交流电机包括定子和转子等两个基本部件，其中定子包括线环、实心金属轴、可自由移动的导电金属部件、线圈、鼠笼等。

在交流电机的定子中，可以将动力传递给外部线圈，构成定子一样的静止部分。线圈可以成对、串联激活，以产生磁场，使交流电机的外部大致转动。

根据电磁定律，转子在不断变化的磁场中保持平衡。磁场可以在转子内产生电流。

如果这里使用的导体是一根电线或一个环，那么电流会在它周围形成一个回路，或者如果导体只是一个实心金属片，那么涡流就会在它周围流动。感应电流可以产生磁场，根据另一个电磁定律，旋转磁场也会旋转。一旦磁铁相互作用，电线和轴的线圈将开始转动电机。

交流电机结构

在交流电动机中，有定子（静止部分）和转子（旋转部分）两个基本部分。除了这些之外，还有一些其它部分，下面依次介绍下。

• 定子；交流电动机中的定子是非活动部件，其主要功能是传递旋转磁场以通过转子相互作用。
• 定子铁芯；电机中的定子铁芯采用叠片或薄金属片设计，主要用于减少能量损失。
• 定子绕组；电机中的定子绕组将加载在一起形成一个空心圆柱体。用于绝缘线的定子铁芯线圈槽受到保护。一旦组装的交流电机在加工中，就可以将定子绕组连接到电源。一旦提供电流供应，每个带有钢芯的线圈组都会变成一个电磁铁。
• 转子；电机中的旋转部件是转子，它是与轴相连的重要部件。在交流电机中，最常用的转子类型是鼠笼转子，它是通过堆叠轻微的钢片制成的圆柱形。
• 轴；转子组件可以通过压在一根钢轴上形成，该钢轴在电机外壳的外部膨胀，让与外部系统的连接传播旋转动力。
• 轴承；轴承放置在电机的轴上，为转子提供支撑并允许旋转。某些类型的电机通过将风扇放置在转子轴上来利用风扇，以便在轴旋转时冷却电机。在交流电动机中，轴承用于将轴固定在该位置内。在这里，轴承将减少与外壳连接的轴的摩擦，从而可以提高电机效率。
• 外壳；电机外壳包括一个轭或框架和两个端部支架。定子位于框架内，转子通过将定子与定子隔开的小气隙布置在定子内，转子和定子之间没有直接的物理链接。此外，电机内的外壳保护内部部件免受生态元素和水的影响。这部分包括两个端部支架和一个框架。

交流电机的类型

交流电动机分为同步电动机和感应电动机两种，详细的类别请看下面介绍。

1、同步电机

同步电动机的主要功能是将交流电能转化为机械能。顾名思义，这种电机简单地以同步速度工作。

同步电机的工作原理是，只要给同步电机供电，就可以形成一个旋转磁场。该场试图将转子拖过它，尽管由于转子不活动而无法执行。因此不能产生启动转矩，所以基本上这不是一个自启动电机。

2、感应电机

感应电动机也称为异步电动机，这种电机的作用是通过电磁感应将交流电转化为机械能。该类型的电机简单地分为单相和三相两种类型。

感应电动机的工作原理是，该电动机中的电枢绕组的工作方式与电枢和磁场等绕组一样。一旦定子绕组的连接可以通过交流电源完成，那么就可以在气隙内产生磁通量。在这里，通量将以设定的速度旋转，即同步速度。因此，可以通过定子和转子绕组内的旋转磁通感应电压。

此外，如果转子的电路闭合，则整个转子绕组中的电流都会通过旋转磁通做出响应以产生扭矩。在稳定状态下，转子以非常接近同步速度的速度旋转。同样，感应电动机有两种类型，例如单相感应电动机和三相感应电动机。

3、单相感应电动机

通常情况下，单相感应电动机的结构类似于三相电动机。交流绕组的布置可以像定子一样在静止部分上完成，而短路导体像转子一样布置在旋转部分内。这两者之间的主要区别在于，只是向定子提供单相电源。

如果考虑电机图，向定子绕组提供交流电源，然后将产生脉动磁通密度，它将连接转子电路。在转子电路中，感应电压将导致提供电流，从而产生磁通量密度以抵抗连接到电路的定子磁通量内的变化。

在电机中，静止部分和旋转部分的磁通密度都将在y方向上运行，这种简单的定性分析说明了一个问题，单相电源将产生脉动场而不是旋转场，因为脉动场确实不产生扭矩。

4、三相感应电机

三相感应电动机广泛用于在工业应用中产生机械能。在工业领域，使用的电机大多是三相感应电机。所以与其他电机相比，这款电机是最重要的一款类型。

这是一种交流电机，它通过三相电源工作，如在需要单相电源来激活它的地方对单相感应电机进行评估。三相电源将在定子绕组内产生电磁场，从而在电机转子绕组内产生包括磁场在内的转矩。

关于速度控制

交流电机的应用主要涉及需要这些电机来控制重型机器的工业领域。在发电厂中，当及时性和准确性对操作非常重要时，必须控制交流电机。因此，可以使用多种技术来控制交流电机的频率和速度。

目前有几种技术可以控制交流电机的速度，例如以极小的增量改变极数、改变电机的转差和改变交流信号的频率。

从上述技术来看，由于频繁控制效率不高，因此不经常使用改变极点。

一旦交流电动机主要设计用于高滑差，则主要使用另一种技术，例如改变电动机的转子滑差。所以通过使用这种技术，这个电机应该相当于电负载。所以当功率改变时，负载速度也会改变。此外，这种负载必须包括大量的惯性分量。

控制交流电机速度最常用的技术是改变电机的频率。通过使用这种技术，可以使用变速交流电机驱动器来改变电机速度，这被称为VFD（变频驱动器）、ASD（可调速驱动器）或交流逆变器。

可变逆变器、PWN或矢量磁通用于调节交流频率，其中可变电压逆变器主要将电源从交流变为直流，然后切换以再现正弦波。通过使用PWM技术，直流电压迅速变为等效的“曲线下面积”。

通过考虑这些交流电机速度控制技术，可以设计使用交流电机为风机、泵等提供动力的发电厂。但这些应用需要精确性，以保持高效运行。简单的方法是安装一致的交流驱动器，其主要设计用于精确控制电机速度。

这些方法可用于不同的控制设置，以便可以轻松地控制速度以满足应用程序的要求。交流电机调速的主要好处是可以平稳地控制机器的运行，可以控制加快速度，可以调节生产率，可以节省能源等。

选用注意事项

在选用交流电机时，以下因素是需要考虑的

1. 要知道功率的要求；交流电机不应穿过其负载，因为它可能会受伤。
2. 们必须提供合适的冷却机制，因为电机会产生大量热量。
3. 为避免故障，必须为交流电机提供干燥清洁的区域。
4. 电机零件可能会排气，所以应该通过检查零件来更换它。
5. 应不时的检查绝缘，以免施加低试验电压而损坏绝缘。需要验证交流电机的轴承和转子，以对电机轴承进行润滑。
6. 应根据启动转矩选择电机。
7. 应该考虑启动扭矩。
8. 效率和拉出扭矩是一个重要因素。
9. 必须考虑功率因数。

交流电机的优缺点

交流电机的优点包括以下几点内容：

• 设计简单容易
• 功率因数好
• 价格便宜
• 交流电源可以直接连接到该电机
• 良好的功率重量比
• 维护成本低

• 启动扭矩非常小
• 在低速时，它不会运行
• 定位控制不佳
• 通过频率供应限制速度
• 可能会出现一些问题，例如涡流损耗高，功率因数较低，电刷内产生火花，并且电枢和励磁绕组电抗下降有可能增加。

交流电机的应用

交流电机的应用包括以下几方面内容：

• 适用于不需要恒定运动和永久速度的项目。
• 不适合需要非常低速度的应用程序。
• 对于需要高性能和扭矩o/p的应用，这些电机是非常好的选择。
• 这用于电动工具、时钟、磁盘驱动器、风扇、鼓风机、泵、压缩机、传送带、音频转盘、家用电器、洗衣机和工业领域。

总结

以上就是关于交流电机工作原理、结构及类型相关内容介绍。这些电机用于通过来自发电机或电网的交流电将电能从电能转换为机械扭矩。由于灵活性、效率、寿命、可用性和相当的操作性，这些电机被广泛的使用。

用于一般用途的交流电机也称为感应电机，它利用旋转磁场为机床和输送机提供扭矩。例如，暖通空调交流电机主要用于鼓风机、风扇、加热器、压缩机和空调。在泵的组装中，交流电机用于移动叶轮，也用于泵系统以移动水和其它流体。