電機學的愛恨情仇:同步、異步和旋轉磁場——矢量法.

2021-02-15 天印微課堂

「同步」是啥?

定子電流產生的旋轉磁場綁在(把磁場想像成一個實物)轉子這塊磁鐵或電磁鐵,一起「嗨」起來,兩者速度相同。

「異步」是啥?

定子電流產生的旋轉磁場自帶幾把刷子,旋轉的時候對著轉子一頓狂刷,利用「摩擦摩擦」將轉子帶起來,兩者速度不同,產生差異(轉差率)。

旋轉的磁場是咋回事涅?

很簡單,通入三相交流電就會產生旋轉的磁場!!!

(教科書都這麼寫!!)

別急,且叫小神來口煙,接著碼

上過初中的學渣都知道

恆定的電流產生恆定的磁場

變化的電流產生變化的磁場

So.

我們把正弦交流電通入其中的A相繞組,定子會產生這樣的磁場

看到了吧,這個搖擺不定的紅色箭頭代表磁場矢量,它在水平軸上不斷的「搖啊搖」

接著,我們把同樣的交流電單獨通入B相繞組,會產生這樣的

同樣形成一個磁場矢量,在另一個直線軸上來回擺動

類似,灌入C相,就醬

三相交流電會分別形成三個搖擺的磁場「小箭頭(矢量)」

然後我們在用「乾坤大挪移神功(矢量合成)」

矢量是啥?矢量合成又是啥?

好吧,小神解釋一下「乾坤大挪移」這個「神功」

矢量就是向量

在數學中叫向量,在物理學中叫矢量

數學上表示是一個有長度也有方向的小箭頭

物理上解釋就很明白了,假如你想從宿舍到食堂去吃飯,你朝食堂方向的直線距離(位移)就是一個矢量:宿舍→食堂

然而,酒足飯飽後,你又想去圖書館看看書

那麼,食堂到圖書館方向的直線路程(位移)則是另一個矢量:食堂→圖書館

然後.

小神要開始「運功」了,「矢量合成大法!」

合成以後,變成你從宿舍出發直接去圖書館了,合成矢量:宿舍→圖書館

So,電機的A、B、C三相如果同時通入一樣的交流電

就會同時產生三個方向「搖擺不定」的磁場矢量

接下來.

先別著急發功

我們把通電的順序微調一下

A相先通電,等A相交流電電壓波形「擺」了三分之一周期再給B相通電,等B相電壓又「擺」了三分之一周期給C相通電

這就是傳說中三相交流電相位相差了120°

發功吧!

乾坤大挪移!

就變成了這樣子

這個長長的粉色箭頭就是最終合成磁場矢量

在電機裡面,三相交流電的方向以及合成的磁場矢量就是這樣子

So,電機定子的三相交流電就這樣產生了旋轉的定子磁場

我們就把它想像成是一個「大磁鐵」在旋轉吧

如果轉子也是一個磁鐵(永磁同步電機),或者通入恆定直流電形成的電磁鐵(普通同步電機)

那麼還是根據「同性相斥,異性相吸」(說爛了)

將定子「大磁鐵」極性始終以一定角度(電角度)對著轉子「磁鐵」的極性,使之「吸引/排斥」力最大

轉子會跟隨磁場「同步」旋轉

轉子的速度=定子磁場的速度

這就是同步電機!

如果轉子是一個帶有鋁/銅條(導條)的老鼠籠子(異步鼠籠電機)

鼠籠內部是矽鋼鑄成的鐵芯

轉子的導條切割這個旋轉的「大磁場」感應出了轉子電流

轉子電流在這個旋轉的磁場又形成了安培力(左手定則)

這個安培力又讓這個轉子動了起來

有「切割」,就會有相對速度

轉子的速度≠定子磁場的旋轉速度

這就是異步電機!

異步 or 同步,邁開步就是好步!

相關焦點

  • 同步電機和異步電機的區別及工作原理
    異步電機(感應電機)的工作原理是通過定子的旋轉磁場在轉子中產生感應電流,產生電磁轉矩,轉子中並不直接產生磁場。因此,轉子的轉速一定是小於同步速的(沒有這個差值,即轉差率,就沒有轉子感應電流),也因此叫做異步電機:而同步電機轉子本身產生固定方向的磁場(用永磁鐵或直流電流產生),定子旋轉磁場"拖著"轉子磁場(轉子)轉動,因此轉子的轉速一定等於同步速,也因此叫做同步電機。  作為電動機時,大部分是用異步機;發電機都是同步機。
  • 同步電機與異步電機的區別
    同步電機和異步電機的區別:本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201612/329740.htm三相交流電通過一定結構的繞組時,要產生旋轉磁場.在旋轉磁場的作用下,轉子隨旋轉磁場旋轉.如果轉子的轉速同旋轉磁場的轉速完全一致,就是同步電機;如果轉子的轉速小於磁場轉速,也就是說兩者不同步,就是異步電機.異步電機結構簡單,應用廣泛.同步電機要求轉子有固定的磁極
  • 異步電動機和同步電動機有什麼區別?
    以上這些轉速我們都是看不到的,我們所能看到電機的轉速是電動機轉子的轉動速度,這個轉速是由於轉子在旋轉磁場中受到磁力線的切割,會在轉子感應出電流,這個感應出的電流在旋轉磁場中又受到電磁力的作用形成的轉動,因此從這兩個轉速的產生時間來看,是先有定子的旋轉然後才有轉子的旋轉,我們也可以理解異步電動機的轉子的轉速總是落後電機定子磁場的轉速的,因此我們稱這種電機就叫異步電動機。
  • 新能源百科 永磁同步和交流異步哪個好
    開關磁阻電機被廣泛運用於商用車上,不過由於其擁有較高轉矩脈動,導致振動和噪聲都很大,所以未被應用在乘用車上。而本文討論的永磁同步電機和交流異步電機則成為了大多數乘用車所採用的電機形式。,永磁體作為轉子產生旋轉磁場,三相定子繞組在旋轉磁場作用下通過電樞反應,感應三相對稱電流。
  • 對比永磁同步電機和交流異步電機的區別和差異
    在描述純電動車的動力系統的時候,經常會聽到永磁同步電機和交流異步電機的說法,而在出現頻率上,永磁同步電機佔據著絕大多數。開關磁阻電機被廣泛運用於商用車上,不過由於其擁有較高轉矩脈動,導致振動和噪聲都很大,所以未被應用在乘用車上。而本文討論的永磁同步電機和交流異步電機則成為了大多數乘用車所採用的電機形式。
  • 給大家講講同步電機和異步電機的區別
    那麼本次就給大家講講,同步電機和異步電機的區別吧。 先別管同步異步,來回憶一下電機 電機這個東西相信大家都不陌生,回憶一下高中物理上的直流有刷電機,原理千百年來都是一樣的, 一個永磁體(磁鐵)作為定子,一個線圈作為轉子,通電後產生磁場,根據「同性相斥,異性相吸」的原理,他會繞著定子轉動。
  • 如何區分新能源汽車異步電機和同步電機,通俗易懂一看就懂!
    目前新能源汽車採用的電機主要有兩種:三相交流異步電機和三相永磁同步電機。其實關於這類的文章挺多的,但鑑於他們的專業性,內容深度比較大。所以這邊用比較通俗的說法,簡要介紹一下他們的區別。定子和轉子電機分為定子和轉子兩部分,上圖中紅框永磁轉子即為轉子,旋轉部分;紅框線圈即為定子,固定不動。
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    當我們查看各種三相異步電動機的參數表時就可以得出結論:當2極三相異步電機的同步轉速為3000r/min、4極三相異步電機的同步轉速為1500r/min、6極三相異步電機的同步轉速為1000r/min、8極三相異步電機的同步轉速為750r/min......時,而各種型號的三相異步電機在實際運轉中的轉速每個都是不一樣的
  • 永磁同步電機與感應異步電機的差異化在哪?
    目前,在新能源領域得以推廣使用的車輛電機主要有兩種,它們分別是永磁同步電機和交流異步電機。其中,前者頗受國內新能源車企的歡迎,應用得非常多,而後者就沒那麼幸運,別說國內,就是全球範圍內使用者也是屈指可數。那麼,為什麼永磁同步電機能夠贏得那麼多新能源與傳統車企的青睞呢?永磁同步電機與交流電機的差別在哪裡?
  • 永磁同步?交流異步?不都是電機嗎?
    目前最常見的就是永磁同步電機和交流異步電機。交流異步電機 先來說交流異步電機,交流異步電機也叫感應電機,最主要的組成部件有兩個,一個是定子,一個是轉子。 別慌,正是載流的轉子導體在定子旋轉磁場的作用下產生的電磁力驅動電機旋轉,這個電磁力略微抽象,在這裡不展開說了,大家只要知道是這個力使轉子轉起的就行了,而且旋轉方向與定子磁場旋轉方向相同。交流異步電機就是這樣將電能轉化為了機械能。電機轉子旋轉的速度與磁場旋轉的速度有個有個轉速差,轉子的轉速是一直追著磁場的旋轉速度的,這也是其名:交流異步電機中異步之處。
  • 從原理出發,交流異步/永磁同步電動機如何產生動力?
    在電動汽車中,電動機是非常重要的一個關鍵零部件,分為兩種類型:同步電機和異步電機。其工作原理應用到兩大電磁定律:法拉第定律和楞次定律。  當定子上纏繞的繞組通上交流電後,由於交流電的特性,定子繞組就會產生一個旋轉的電磁場。轉子上的繞組是一個閉環導體,它處在定子的旋轉磁場中就相當於在不停地切割定子的磁感應線。根據法拉第定律,閉合導體的一部分在磁場裡做切割磁感應線的運動時,導體中就會產生電流,而這個電流又會形成一個電磁場。
  • 基於dsPIC30F6010三相異步電動機控制系統的設計與實現
    摘要;介紹一種基於dsPIC30F6010晶片採用全數字雙閉環矢量法控制三相交流異步電動機控制系統的結構及軟硬體設計方案。關鍵詞:三相交流異步電動機;dsPIC30F6010;矢量法控制;光電編碼器0 引言 20世紀80年代開始,電力電子、計算機技術和自動控制理論發展,為交流電氣傳動產品的開發創造了條件,使得交流傳動逐步具備了寬調速範圍、高精度、快速動態響應及四象限運行良好的技術性能。
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    在異步階段(從起動到準同步轉速的過程)中存在著兩種轉矩——異步轉矩和單軸轉矩;牽入階段(從準同步轉速加速到同步轉速的過程)也存在著兩種轉矩——同步轉矩和異步轉矩。起動原理線路如圖1所示。其後產生阻轉矩,不利於啟動;當加速到亞同步轉速時,斷開附加電阻,使開關k接通直流勵磁電源,進入牽入階段,由同步轉矩和異步轉矩共同作用牽入同步速穩定運行,啟動完成。
  • 為啥特斯拉和寶馬用交流異步電機,比亞迪卻喜歡永磁同步電機?
    那麼本次邦老師就給大家講講,同步電機和異步電機的區別吧。■ 先別管同步異步,來回憶一下電機電機這個東西相信大家都不陌生,回憶一下高中物理上的直流有刷電機,原理千百年來都是一樣的, 一個永磁體(磁鐵)作為定子,一個線圈作為轉子,通電後產生磁場,根據「同性相斥,異性相吸」的原理,他會繞著定子轉動。
  • 同步電機:與異步電機只有一處不同,你知道嗎?
    一、同步電機介紹同步電動機是屬於交流電機,定子繞組與異步電動機相同。它的轉子旋轉速度與定子繞組所產生的旋轉磁場的速度是一樣的,所以稱為同步電動機。其轉子轉速與定子旋轉磁場的轉速相同,轉子轉速n、磁極對數p和電源頻率f之間滿足公式:n=60f/p。由於同步電動機的轉速完全決定於電源頻率。
  • 【分享】三相異步電動機旋轉磁場的形成
    三相異步電動機的定子鐵芯中放置三相結構完全相同的繞組U、V、W,各相繞組在空間上互差120°電角度,如下圖所示,向這三相繞組通入對稱的三相交流電
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    了解完工作原理後我們就直接進入今天的主題,2019款特斯拉Model S長續航版前軸搭載的是永磁同步電機,後軸搭載的是交流異步電機,同步電機與異步電機的最大區別就在於兩者轉子速度是不是與定子旋轉的磁場速度一致,如果轉子的旋轉速度與定子是一樣的,那就叫同步電機,如果不一致,就叫異步電動機,具體到性能參數以及應用,兩者有很大的區別。
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