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电机原理、结构及重要公式

作者:十博 发布时间:2020-11-20 00:22 点击数:

  电机,一般指电动机,也称马达,是现代化工业及生活中极为普遍的东西,也是将电能变为能的最主要设备。汽车、高铁、飞机、风机、机器人、自动门、水泵、硬盘甚至我们最普遍拥有的手机,都安装了电机。

  很多初接触电机的或者刚学习电机拖动知识的,可能会觉得电机知识不好理解,甚至看到相关的课程就头大,有着“学分杀手”的称呼。下面通过零散式分享,可以让新手快速了解交流异步电机原理。

  电机的原理:电机的原理很简单,简单的说就是利用电能在线圈上产生旋转磁场,并推动转子转动的装置。学过电磁感应定律的都知道,通电的线圈在磁场中会受力转动,电机的基本原理就是如此,这是初中物理的知识。

  电机结构:拆开过电机的人都知道,电机主要是两部分组成,固定不动的定子部分以及转动的转子部分,具体如下:

  转子绕组:切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩从而使电动机旋转;

  1)电动机的感应电动势公式:E=4.44*f*N*Φ,E为线圈电动势、 f为频率 、 S为环绕出的导体(比如铁芯)横截面积、 N为匝数、Φ是磁通。

  公式是怎么推导来的,这些事情我们就不去钻研了,我们主要是看看怎么利用它。感应电动势是电磁感应的本质,有感应电动势的导体闭合后,就会产生感应电流。感应电流在磁场中就会受到安培力,产生磁矩,从而推动线圈转动。

  磁通量计算公式Φ=B*S*COSθ,当面积为S的平面与磁场方向垂直的时候,角θ为0,COSθ就等于1,公式就变成Φ=B*S。

  将上面两个公式结合一下,就可以得到电机磁通强度计算公式为:B=E/(4.44*f*N*S)。

  2)另外一个是安培力公式,我们要知道线圈受到的力是多少,就需要这个公式F=I*L*B*sinα,其中I为电流强度,L为导体长度,B为磁场强度,α是电流方向与磁场方向间的夹角。当导线垂直于磁场时候,公式就变成F=I*L*B了(如果是N匝线圈的话,磁通B就是N匝线圈的总磁通,而不需要再乘N了)。

  知道了受力,就知道转矩,转矩等于扭力乘以作用半径,T=r*F=r*I*B*L(向量乘积)。通过功率=力*速度(P=F*V)以及线πR*每秒转速(n秒)两个公式 ,可以与功率建立上关系,得到下面序号3的公式。不过要注意,这时候使用实际输出扭矩,所以计算出的功率是输出功率。

  2、交流异步电机的转速计算公式:n=60f/P,这个很简单,转速与电源频率成正比,与电机极对子(记住是一对)数成反比,直接套用公式就好。不过这个公式实际计算出是同步转速(旋转磁场速度),异步电机实际转速会略低于同步转速,所以我们往往会看到4极电机一般是1400多转,达不到1500转。

  3、电机转矩、功率计转速的关系:T=9550P/n(P是电机功率、n是电机转速),可以从上面序号1内容中推导出来,不过我们没必要学会推导,记住这个计算公式就可以。不过再次提醒,公式中功率P不是输入功率,而是输出功率,由于电机有损耗,输入功率不等于输出功率。但是书本上往往理想化,将输入功率等于输出功率了。

  2)三相电机功率计算公式:P=1.732*U*I*cosφ(cosφ为功率因素、U为负载线电压、I为负载线电流)。不过这类的U和I与电机的接法有关,星形接法的时候,由于三个相隔120°电压的线圈公共端连接一起,形成一个0点,所以加载在负载线圈的电压实际是相电压;而三角形接法时,每个线圈两端各连一根电源线,所以加载负载线圈上的电压就是线电压。如果使用的是我们常用的3相380V电压,星形接法时候线/R,所以三角形接法时功率是星形接法的3倍,这也就是为什么大功率电机采用星三角降压启动的原因。

  掌握了上面的公式,理解透彻,电机的原理就不会在困惑了,也不会在怕学习电机拖动这种高挂科的课程。

  2)接线盒:用于接入电源,如交流三相异步电机,还可以根据需要接星形或者三角形;

  4、端盖:电机外面的前后盖子,起支撑作用。 注:本文转载自网络,版权归原作者所有,如涉及侵权,请联系小编删除。

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  W是一款预驱动IC,专为三相无刷电机的变速控制而设计。它可用于使用内置电荷泵电路实现高端和低端输出N沟道功率FET驱动电路。通过使用低噪声PWM驱动和同步整流系统可实现高效驱动。 特性 速度鉴别器和PLL速度控制系统 集成VCO 速度锁定检测输出 霍尔偏置开关 制动电路 集成电流限制和锁定保护电路 应用 终端产品 计算与计算外围设备 多功能打印机 电路图、引脚图和封装图...

  6是一款12通道半桥驱动器,具有专为汽车和工业运动控制应用而设计的保护功能。该产品具有独立的控制和诊断功能,驱动器可在正向,反向,制动和高阻状态下运行。该器件通过16位SPI接口控制,并且与菊花链兼容。 特性 低静态电流休眠模式 半桥连接高端&低侧驱动器配置 集成高低侧续流保护 0.5 A峰值电流 RDS(on)=0.85Ω(典型值) 5 MHz SPI控制 符合5 V和3.3 V系统 欠压&过压锁定 全局故障报告 过流保护 过温保护 低侧欠载检测 菊花链兼容多个8位器件 16位帧检测 应用 汽车 工业 暖通空调应用的直流电机管理 电路图、引脚图和封装图...

  6B是一款12通道半桥驱动器,具有专为汽车和工业运动控制应用而设计的保护功能。该产品具有独立的控制和诊断功能,驱动器可在正向,反向,制动和高阻状态下运行。该器件通过16位SPI接口控制,并且与菊花链兼容。 特性 低静态电流休眠模式 半桥连接高端&低侧驱动器配置 集成高低侧续流保护 0.5 A峰值电流 RDS(on)=0.85Ω(典型值) 5 MHz SPI控制 符合5 V和3.3 V系统 欠压&过压锁定 每通道故障报告 过流保护 过温保护 高侧和低侧欠载检测 菊花链兼容多个8位器件 16位帧检测 应用 汽车 工业 暖通空调应用的直流电机管理 电路图、引脚图和封装图...

  AEDR-8320系列是采用反射技术进行运动控制的最小光学编码器之一。编码器将发射器和检测器组合在一个表面贴装无引线封装中。当与编码轮或线性编码条一起使用时,编码器将旋转或线性运动转换为模拟输出。 AEDR-8320系列提供运动传感,适用于大批量应用,体积小,表面贴装包装使其成为打印机,复印机,读卡器和许多消费产品的理想选择,特别是在空间和重量受到设计约束的情况下。 另外,AEDR-8320提供模拟输出,可插补以实现更高特性 反光技术 表面贴装小外形无引线封装 双通道用于方向感应的模拟输出 单5.0V电源 -40 C至85 C绝对工作温度 分辨率:7.09线/ mm 应用程序 电机 外置编码器 XY表 Pick&放置机器 安全摄像机 打印机 复印机 CD / DVD刻录机 读卡器...

  HEDR-542X系列是高性能,低成本的双通道光学增量型编码器。这些编码器强调高可靠性,高分辨率和易于组装。 HEDR-542X内置编码器采用反射技术来感应旋转位置。该传感器由LED光源和光电探测器IC组成,采用单个SO-8表面贴装封装。 HEDR-542X编码器的输出是两个正交的方波。这些编码器可以快速,轻松地安装到电机上。 功能 双通道正交输出 快速简便的装配 成本效益 小型电机系统的理想选择 -10°C至85°C工作温度 可提供直角连接器 可提供固定螺钉配置或压配合/粘合剂安装配置的集线器 可提供外部安装耳机...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器提供了极大的设计灵活性,并且易于集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3渠道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数门控,门控 360 e AEDR-8502-102的订购数量为100件。 应用 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。兼容TTL,AEDR-850X的输出 3通道光学编码器可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和用于方向数字输出的第三通道。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控90 e,微型编码器 AEDR-8500-102的订购数量为100个。 应用 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控180 e AEDR-8501-102的订购数量为100件。 应用程序 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫描仪...

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  AEAT-84AD提供光电机械单元的所有功能,以便通过单圈绝对值编码器实现绝对多圈编码器,组合容量最高可达30扩展温度下的位。 该单元由一个IR-LED电路板,一个光电晶体管(PT)电路板和布置在PCB之间的6或7个齿轮组成。 功能 16384(14bits)转数版 光学,绝对多圈装配,最大值。直径55毫米,典型高度12.2毫米。 工作温度-40C至125C 机械联轴器采用14齿齿轮小齿轮,模块为0.3 运行速度高达12,000 rpm 用于电源和信号的2x4极引脚条 应用 机器人 li

  Broadcom的AEAT-84AD通过提供多圈功能增强了AEAS-7000单圈模块的功能,并且无需对齐(通过其即插即用功能)。值得注意的是,它能够在高达125℃的温度下运行,使应用程序在更恶劣的操作环境中使用。 Broadcom的AEAT-84AD是一个附加模块,可为AEAS-7000增加电机轴转数计数能力,AEAS-7000是业界最小的高端产品。速度,即插即用的绝对编码器。 AEAS-7000绝对编码器和AEAT-84AD轴转数计数模块的组合采用模块化方法,与其他方法相比,可将组装步骤数减少到4个这需要多达8个步骤。编码器组合还可将所需组件数量从大约120个减少到4个,从而降低了库存,制造和采购成本。因此,客户的供应链正在简化!此外,它还通过业界首创的即插即用功能消除了对多个校准调整的需求,从而缩短了制造商的设计周期。 绝对编码器用于需要有关组件位置信息的机器之前发生任何动作。 AEAS-7000 / AEAT-84AD的位置分辨率范围为12位至16位,结合12位或14位旋转计数分辨率。 功能 4096(12bits)转数版 光学,绝对多圈装配,最大值直径55 mm,典型高度12.2 mm。 工作温度-40C至125C 通过14齿齿轮小齿轮机械联轴器,模块为0.3 工作速度高达12...

  Broadcom® BCM81724是单芯片8倍; 56 Gb / s到16× 25 Gb / s NRZ倒档变速箱,8次; 56 Gb / s PAM-4直通模式PHY。它支持PAM-4和NRZ数据格式。它支持Retimer,Forward和Reverse Gearbox模式。它还支持1G,10G,25G,40G,50G,100G,200G和400G线卡应用。 片上时钟合成由低成本的156.25 MHz参考时钟执行高频,低抖动锁相环(PLL)。 BCM81724采用先进的低功耗16纳米CMOS技术制造,可提供19毫米和更短的时间; 19毫米,0.8毫米间距,484球BGA,符合RoHS标准的封装。 特性 主机端接口:30 dB 线 dB 芯片到模块(C2M)兼容 正向和反向变速箱模式和重定时器模式 支持前向纠错(FEC) 支持400G-CR8模式 线路侧接收器集成交流耦合电容 PAM-4和NRZ的多标准和线速支持 连续自适应均衡器 线路和系统侧环回 PRBS发电机/错误检查器 线路侧每个通道的眼睛监控,通过MDIO访问 单个低成本REFCLK输入 恢复时钟输出 支持SGMII传递 与Broadcom ASIC和商用交换机芯片互操作 低功耗16纳米CMOS设计 19毫米与时间; 19毫米BGA,0.8毫米球...

  HEDS-5500/5540,HEDS-5600/5640和HEDM-5500/5600是高性能,低成本,双通道和三通道光学增量编码器。这些编码器强调高可靠性,高分辨率和易于组装。 每个编码器都包含一个带透镜的LED​​光源,一个带探测器和输出电路的集成电路,以及一个在发射器和探测器IC之间旋转的码盘。 HEDS-5500/5600和HEDM-5500/5600的输出是两个正交的方波。除了两个通道正交之外,HEDS-5540和5640还具有第三通道索引输出。该指数输出为90度电高度,真正的指数脉冲,在码盘每旋转一圈时产生一次。 HEDS系列采用金属码轮,而HEDM系列采用胶片码盘,可实现分辨率到1024 CPR。 HEDM系列没有第三个通道索引。 这些编码器可以快速,轻松地安装到电机上。对于直径较大的电机,HEDM-5600和HEDS-5600/5640具有外部安装耳。 正交信号和索引脉冲通过位于0.1英寸中心的五个0.025英寸方形引脚进行访问。 / p

  目前可提供每转96到1024个计数的标准分辨率。有关其他分辨率,请咨询当地的Agilent Technologies销售代表。 功能 带有可选索引脉冲的双通道正交输出快速简便的装配无需信号调整外部安装耳可用低成本分辨率每转最多1024个计数小尺寸 -40°...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器提供了极大的设计灵活性,并且易于集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控180 e AEDR-8501-100的订购数量为1,000件。 应用 关闭Loop步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫描仪 ...


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