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什么是直線感應電機

發布時間:2016/4/21 點擊:2913 字體大?。?span onClick="javascript:fontSize('news_content','12px')">小 返回

什么是直線感應電機

定義

  直線感應電機是一種沒有從旋轉運動到直線運動的變換裝置,能將電能直接轉換成直線機械能的電力傳動裝置。

 

一、直線感應電機分類及結構

  直線感應電機主要有扁平型、圓筒型和圈盤型3種類型,其中扁平型應用最為廣泛。

1.扁平型

  直線感應電機可以看作是由旋轉式感應電機演變而來的。設想把旋轉感應電機沿徑向剖開,并將圓周展開成直線,即可得到扁平型直線感應電機(圖1示:旋轉電機轉化為直線感應電機)。由定子演變而來的一側稱為一次側,由轉子演變而來的一側稱為二次側。

  由于運行時一次側和二次側之間要作相對運動,為了保證在所需的行程范圍內,一次側和二次側之間的電磁耦合始終不變,實際應用時,必須把一次側和二次側制造成不同長度,既可以是一次側長、二次側短,也可以是一次側短,二次側長。前者稱為長一次側,后者稱短一次側(如圖2所示扁平型直線感應電機)。由于短一次側結構比較簡單,制造成本和運行費用均比較低,故除特殊場合外,一般均采用短一次側。

  在圖2中所示的扁平型直線感應電機,僅在二次側的一邊具有一次側,這種結構形式稱為單邊型。它的最大特點是在—次側和二次側之間存在較大的反向吸力,這在大多數場合下是不希望發生的。若在二次側的兩邊都裝上一次側,則反向吸力可以互相抵消,這種結構形式稱為雙邊型,如圖3所示雙邊型直線感應電機。

  扁平型直線感應電機的—次側鐵芯由硅鋼片疊成,與二次側相對的一面開有槽,槽中放置繞組。繞組可以是單相、兩相、三相或多相的。二次側有兩種結構類型:一種是柵型結構,鐵芯上開槽,槽中放置導條;并用端部導條連接所有槽中導條;另一種是實心結構,采用整塊均勻的金屬材料,可分為非磁性二次側和鋼二次側。非磁性二次側的導電性能好,一般為銅或鋁。

2.圓筒型

  將圖2中a所示的扁平型直線感應電動機沿著和直線運動相垂直的的方向卷成筒形,就形成了圓筒型直線感應電動機(如圖4所示圓筒型直線感應電機的演變)。在特殊場合,這種電動機還可以制成既有旋轉運動又有直線運動的旋轉直線電動機。旋轉直線的運動體可以是一次側,也可以是二次側。

3.圓盤型

  圓盤型直線感應電機如圖5所示,它的二次側做成扁平的圓盤形狀,能繞通過圓心的軸自由轉動:將一次側放在二次側圓盤靠外邊緣的平面上,使圓盤受切向力作旋轉運動。但其運行原理和設計方法與扁平型直線感應電機相同,故仍屬直線電機范疇。與普通旋轉電機相比,它具有以下優點:

  a) 轉矩與旋轉速度可以通過多臺一次側組合或者通過一次側在圓盤上的徑向位置來調節。

  b) 無需經過齒輪減速箱就能得到較低的轉速,因而電動機的振動和噪聲很小。

 

二、直線感應電機工作原理

  直線感應電動機是由旋轉電動機演變而來。當一次側的三相(或多相)繞組通入對稱正弦交流電流時,會產生氣隙磁場。當不考慮由于鐵芯兩端開斷而引起的縱向邊緣效應時,這個氣隙磁場的分布情況與旋轉電動機相似,沿著直線方向按正弦規律分布。但它不是旋轉而是沿著直線平移,稱為行波磁場(如圖6中1曲線所示)。顯然行波磁場的移動速度與旋轉磁場在定子內圓表面上的線速度是一樣的,行波磁場移動的速度稱為同步速度。

(1:行波磁場,2:二次側,3:一次側)

式中:

  D——旋轉電動機定手內圓周的直徑;

  t——極距,t=πD/2p;

  P——極對數;

  f1——電源的頻率。

  行波磁場切割二次側導條,將在導條中產生感應電動勢和電流,導條的電流和氣隙磁場相互作用,產生切向電磁力。如果一次側固定不動,則二次側便在這個電磁力的作用下,順著行波磁場的移動方向作直線運動。若二次側移動的速度用v表示,轉差率用s表示,則有

  電動狀態時,s在0~1之間。

  二次側移動速度為:

  可見,改變極距或電源頻率,均可改變二次側移動的速度;改變一次繞組中通電相序,可改變二次側移動的方向。

 

三、直線感應電機與旋轉感應電機區別

  直線感應電機與旋轉感應電機在工阼原理上并無本質區別,只是所得到的機械運動方式不同而已。但是兩者在電磁性能上卻存在很大的差劇,主要表現在以下三個方面:

  1. 旋轉感應電機定子三相繞組是對稱的,因而若所施加的三相電壓對稱,則三相電流就是對稱的。但直線感應電機的初級三相繞組在空間位置上是不對稱的,位于邊緣的線圈與位于中間的線圈相比,其電感值相差很大。也就是說:相電抗是不相等的。因此,即使三相電壓對稱,三相繞組電流也不對稱。

  2. 旋轉感應電機定、轉子之間的氣隙是圓形的,無頭無尾,連續不斷,不存在始端和終端。但直線感應電機初、次級之間的氣隙存在著始端和終端。當次級的一端進入或退出氣隙時,都會在次級導體中感應附加電流,這就是所謂的”邊緣效應”。由于邊緣效應的影響,直線感應電機與旋轉感應電機在運行特性上有較大的不同。

  3. 由于直線感應電機初、次級之間在直線方向上要延續一定的長度,因此在機械結構上一般將初、次級之間的氣隙做得較長。這樣,其功率因數比旋轉感應電機還要低。

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