西門子PLC模塊授權CPU224CN

時間：2023-06-09作者：潯之漫智控技術（上海）有限公司瀏覽：49

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單相電機經常用來帶動功率不大的電動工具和家用電器，如風扇、洗衣機等，它的定子上有兩個繞組，一個是工作繞組，一個是起動繞組，兩者缺一不可。

不管是單相電機，還是三相電機，它們都是基于電磁感應原理而工作的，所以要真正理解電機的轉動，就得理解電磁感應。

一、電磁感應

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，然后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”。

另外，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，相同時間，導體水平向右運動時切割磁力線的數(shù)目比向右下時切割的數(shù)目多。







圖1-2

導體切割磁力線可以產生感應電壓，與此同時，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生的，所以當電流發(fā)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，那么如果同時存在電和磁，又會怎么呢?這個問題的答案其實就是電機為什么能轉的。沒錯，如果同時存在電和磁，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(fā)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，然后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，答案就在上文，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，所以通過移動導體切割磁力線顯然不現(xiàn)實，所以我們就得想辦法讓磁場動起來，然后被轉子導體切割，這就是為什么單相電機加電容的原因!接下來我們一起來看看電機不加電容和加電容的區(qū)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(lián)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

設兩個繞組相同，由于是并聯(lián)關系，所以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°，所以兩個磁場也相隔90°。

在這里要說明的一點是，磁場是矢量，所以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，所以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(jù)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，所以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(fā)現(xiàn)，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，即使處于磁場中，也不會受到電磁力的作用發(fā)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(lián)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(lián)。串接電容的起動繞組，它的電流就會**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繞組電流為正半周較大值，但A繞組電流為零;相位為180°時，A繞組電流為正半周較大值，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，所以電流從首端流入，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，所以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(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，所以就會產生感應電流，一旦有了電流，這些轉子導體就會受到電磁力的作用發(fā)生旋轉

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