交流電機與直流電機原理區(qū)別

　　交流電機是一個非常廣義分類，電機本身的種類就是非常大的，交流電機本身也可以分低速跟高速，低速的可以叫低速電機、交流低速電機，高速的可以叫高速電機，高速電動機，交流高速電機，而高速電機又可以被稱為電主軸，高速電主軸等等。

　　“交流電機”是用于實現(xiàn)機械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機已成為最常用的電機。交流電機與直流電機相比，由于沒有換向器（見直流電機的換向），因此結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的電機。交流電機功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。20世紀(jì)80年代初，最大的汽輪發(fā)電機已達150萬千瓦。交流電機 ［1］ 是由美籍塞爾維亞裔科學(xué)家尼古拉·特斯拉發(fā)明的。

　　直流電機（direct current machine）是指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能（直流電動機）或?qū)C械能轉(zhuǎn)換成直流電能（直流發(fā)電機）的旋轉(zhuǎn)電機。它是能實現(xiàn)直流電能和機械能互相轉(zhuǎn)換的電機。當(dāng)它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉(zhuǎn)換為機械能；作發(fā)電機運行時是直流發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。

　　直流電機的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。

　　下面用最簡潔最易懂的方式來說一下直流電機和交流電機的工作原理和區(qū)別。

　　上圖就是直流電動機最簡單的物理模型。

　　工作原理：

　　1. 直流電源電流順著電源正極流到了左邊的電刷上面，電刷和換向器相互摩擦，電流經(jīng)過左邊的換向器（也叫換向片，這個電機有左右兩個換向片）流進線圈，從線圈的右邊流出來，經(jīng)過右邊的換向片和右邊的電刷流回到電源的負(fù)極，形成了閉合回路。

　　2. 由于線圈處在主磁極（圖中的N和S）的磁場中，線圈會受到電磁力的作用，線圈的兩個邊由于電流的方向不同（左邊的電流向里流，右邊的向外流），所以兩個線圈邊受到大小相同方向相反的電磁力，這兩個電磁力剛好形成了電磁轉(zhuǎn)矩，在電磁轉(zhuǎn)矩的拉動下，線圈開始轉(zhuǎn)動了。直流電機中線圈嵌放在轉(zhuǎn)子槽中，電動機就開始轉(zhuǎn)動了。

　　3. 左右換向片跟著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，而電刷固定不動，轉(zhuǎn)動一圈以后，右邊的線圈到了左邊，左邊的線圈到了右邊，但是由于換向片的存在，現(xiàn)在處在左邊的線圈內(nèi)的電流方向和原來處在左邊的線圈變的電流的方向一樣流向里，所以受到的電磁力方向不變，右邊也一樣。所以從空間上看，在相同位置的線圈邊受的電磁力方向是一直不變的，這就保證了電機的循環(huán)轉(zhuǎn)動。

　　4. 但是一個線圈，由于這個線圈轉(zhuǎn)到不同位置時磁場是不相同的，導(dǎo)致了線圈所受的電磁力也一直在變，所以線圈轉(zhuǎn)起來不穩(wěn)定，忽快忽慢。所以可以通過多安裝幾個線圈來保證線圈受力均勻和穩(wěn)定。

　　于是就有了這樣的，

　　甚至這樣的電機模型。

　　再說外面的兩個磁極，其實是有勵磁線圈產(chǎn)生的電磁鐵，小電機中有永磁鐵，稍微大一點的都會用電磁鐵。

　　模型是模型，但真實的電機轉(zhuǎn)子是這個樣子的。

　　再說交流電機：

　　交流電機分同步和異步電機，同步主要用作發(fā)電機，異步主要是電動機。我主要說一下異步電動機吧，由于異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，維護方便，運行可靠等特點得到了廣泛的應(yīng)用。

　　交流電機雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是工作原理其實比直流電機要復(fù)雜一點，如果要理解清楚也更加費勁。

　　在交流電機的定子上通上三相對稱交流電，如上圖所示，定子不動，僅僅通過電流的變化就能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的合成磁場，這個磁場像一個繞著定子旋轉(zhuǎn)的磁鐵。

　　有了這個旋轉(zhuǎn)的磁鐵，一切就都好辦了，在定子內(nèi)部隨便放一個閉合的線圈，在這個閉合線圈里就會感應(yīng)出電動勢和電流，就會產(chǎn)生電磁力，閉合線圈就會轉(zhuǎn)動起來。

　　也可以這么理解，定子上有一個旋轉(zhuǎn)的磁鐵，轉(zhuǎn)子閉合線圈由于感應(yīng)帶電，其實也變成了一個電磁鐵，外面的電磁鐵在轉(zhuǎn)，就會帶著里面的電磁鐵轉(zhuǎn)，于是交流電機的轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)起來了。

　　定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度叫同步轉(zhuǎn)速，里面轉(zhuǎn)子其實是被定子磁場牽引著在轉(zhuǎn)動，所以它的轉(zhuǎn)速會比定子磁場的轉(zhuǎn)速慢，所以叫異步轉(zhuǎn)速。所以有了異步電動機的名稱。

　　交流電機的轉(zhuǎn)子就是這么簡單的幾個閉合線圈，或者說閉合導(dǎo)體，像一個鼠籠子一樣，所以又叫鼠籠式異步電動機。

　　另外，由于轉(zhuǎn)子內(nèi)部的電動勢和電流是由于定子磁場感應(yīng)出來的，所以又把異步電動機叫做感應(yīng)電動機。所以三相交流異步電動機的名字比較多：交流電機，異步電機，感應(yīng)電機，都是在說它，是從不同的角度給它起的名字而已。