一概论二构造与原理.PDF

ＡＣ感應馬達運轉的基本原理 - 1 - 一. 概論 電動機一般又稱馬達（Motor ），能將電能轉換為機械能，以驅動機械作旋轉、振動或 直線運動，被廣泛運用於自動控制與機電整合領域。圖1 為簡單之機電整合實例，使用馬達 驅動平臺做上升和下降動作，配合感測器進行高度控制。圖2 為機電整合系統之控制器、機 構（馬達帶動上升下降機構）及感測器三者間之關係圖。控制器主要接收感測器訊號，判別 平臺是否到達指定高度；機構是由平臺、升降機構及馬達組成，馬達接收控制器指令決定是 否動作，而帶動升降機構；感測器負責把訊號傳給控制器。僅有升降機構只能算機械領域， 加上馬達驅動升降機構，並配合感測器及控制器來控制高度就算是完整的機電整合領域。 控制器、機構及感測器三者間需配合適當才能達成我們所要的工作，就像人的身體一 樣。控制器像大腦，做出決定。機構像身體的四肢及器官，心臟提供動力才能完成想要的動 作。馬達就像心臟，才能使機構動起來。感測器像各類的神經，有各種感覺。要讓系統正常 運作，其中任一項缺一不可。 二. 構造與原理 電動機的種類很多，以基本結構來說，主要由定子（Stator ）和轉子（Rotor ）所組成。 定子在空間中靜止不動，轉子則可繞軸轉動，由軸承支撐。定子與轉子之間有一定空氣間 隙，以保證轉子能自由轉動。定子與轉子繞上線圈，通上電流產生磁場，就成為電磁鐵，定 子和轉子其中之一亦可為永久磁鐵。 馬達的旋轉原理係依據佛來明左手定則(圖3)，當一導線置放於磁場內，若導線通上 電流，則導線會切割磁力線使導線產生移動。圖3 中M表示定子磁場方向(N 極指向S 極)， I 表示流過轉子線圈之電流方向，F 表示轉子與定子磁場相互作用所產生作用力，使導線移 動的方向。交流馬達是定子繞組線圈通上交流電，產生旋轉磁場，旋轉磁場吸引轉子一起作旋轉 運動。因交流馬達種類不同，原理有些差異，本篇只介紹ＡＣ感應電動機 。 ＡＣ感應馬達運轉的基本原理 - 2 - 三.ＡＣ感應電動機分類 在機電整合系統中，交流馬達主要使用之電壓有110 和220V等兩種。因功率(P) 為電壓 ( V) 與電流(I) 之乘值。在相同功率的馬達下，電壓220V 交流馬達較110V 馬達所需電流較小。 交流馬達主要分為同步馬達和感應馬達等兩大類。對於恆速或者不需要調速的生產機械，可採用 同步馬達為動力源。感應馬達因使用電源種類不同分為三相感應馬達及單相感應馬達等兩種。本 篇只介紹感應馬達部份。 感應馬達 如圖４ 所示，感應馬達的轉動原理是定子繞組線圈通上電源而產生旋轉磁場（N0 ），旋轉 磁場與轉子有相對切割運動，在轉子感應出電動勢並產生電磁力，二個力形成力偶，即產生一個 旋轉力矩，帶動轉子轉動。感應馬達最重要的參數是轉差率（旋轉磁場轉速（N0 ）與轉子轉速（N ） 之比率謂之轉差率），如果定子旋轉磁場與轉子之間沒有轉差（N = N0 ）存在，轉子就不會運轉。 單相感應馬達之定子繞組線圈能產生交變磁場，但交變磁場不能讓馬達旋轉，必需加上 啟動繞組線圈，才可產生旋轉磁場，讓馬達轉動。而三相感應馬達之定子線圈，供以三相電 源時，可產生旋轉磁場，使馬達轉動。三相感應馬達依轉子構造的不同，可分為鼠籠式轉子 與繞線式轉子。 圖４ 感應馬達的運動原理 ＡＣ感應馬達運轉的基本原理 - 3 - 感應馬達的轉速公式為N= 120f( 1 －S)/p 旋轉磁場轉速公式為N 0= 120 ｆ／ｐ 上述公式之S為轉差率（因為感應馬達，產生轉差率）S=(N 0- N)／N 0 N ： 馬達轉速, rpm N 0 ： 旋轉磁場轉速, rpm