電機工作原理

1、電機工作原理作者:日期:定義:電機是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。電 動機也稱（俗稱馬達(dá)），在電路中用字母“ M （舊標(biāo)準(zhǔn)用“ D”）表示。 它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械的動力源。發(fā)電機在電路中用字母“ G'表示。它的主要作用是利用機械能轉(zhuǎn)化為 電能，目前最常用的是，利用熱能、水能等推動發(fā)電機轉(zhuǎn)子來發(fā)電，隨著 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，風(fēng)電也慢慢走進(jìn)我們的生活。變壓器，在有的書上稱之為靜止的電機。從電機的定義發(fā)現(xiàn)，這么說 也有它的道理的。電動機的種類1 按工作電源種 類劃分：可分為直流電機和交流電機。1.1直流電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無刷

2、直流電動機和有刷直流電動機。有刷直流電動機可劃分：永磁直流電動機和電磁直流電動機。電磁直流電動機劃分：串勵直流電動機、并勵直流電動機、他 勵直流電動機和復(fù)勵直流電動機。1.1.1.2 永磁直流電動機劃分：稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流 電動機和鋁鎳鉆永磁直流電動機。1.2其中交流電機還可分：單相電機和三相電機。2按結(jié)構(gòu)和工作原理劃分：可分為直流電動機、異步電動機、同步電 動機。2.1同步電機可劃分：永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電 動機。2.2異步電機可劃分：感應(yīng)電動機和交流換向器電動機。感應(yīng)電動機可劃分：三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異 步電動機等。交流換向器電動機可劃分

3、：單相串勵電動機、交直流兩用電動機 和推斥電動機。3 按起動與運行方式劃分：電容起動式單相異步電動機、電容運轉(zhuǎn)式 單相異步電動機、電容起動運轉(zhuǎn)式單相異步電動機和分相式單相異步電動 機。4 按用途劃分：驅(qū)動用電動機和控制用電動機。4.1驅(qū)動用電動機劃分：電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切 割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào) 器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風(fēng)、電動剃須刀等）用電動機及其它通用小型機械設(shè)備（包括各種小型機床、小型機械、醫(yī)療 器械、電子儀器等）用電動機。4.2控制用電動機又劃分：步進(jìn)電動機和伺服電動機等。5按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)劃分：籠型感應(yīng)

4、電動機（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動 機）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動機）。6.按運轉(zhuǎn)速度劃分：高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調(diào)速電 動機。低速電動機又分為齒輪減速電動機、電磁減速電動機、力矩電動機 和爪極同步電動機等。調(diào)速電動機除可分為有級恒速電動機、無級恒速電動機、有級變速電 動機和無級變速電動機外，還可分為電磁調(diào)速電動機、直流調(diào)速電動機、 PWM變頻調(diào)速電動機和開關(guān)磁阻調(diào)速電動機。異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速。同步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無關(guān)而始終保持為同步轉(zhuǎn)速。二.交流異步電動機交流電異步電動機分為感應(yīng)電動機和交流換向器電動機。感應(yīng)電動機 又分

5、為單相異步電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。電機的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，從而叫為異步電機。 它和感應(yīng)電機基本上是相同的。s=（ns-n）/ns 。 s為轉(zhuǎn)差率，ns為磁場轉(zhuǎn)速，n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速?；驹恚海?）當(dāng)三相異步電機接入三相交流電源時，三相定子繞組流過三相對稱 電流產(chǎn)生的三相磁動勢（定子旋轉(zhuǎn)磁動勢）并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。（2）該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有相對切割運動，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生感應(yīng)電流。（3）根據(jù)電磁力定律，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中受到電磁力作用，形 成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電動機軸上帶機械負(fù)載時，便向外輸出機 械能。異步電機是一種交流電機，其負(fù)

6、載時的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不 是恒定關(guān)系。還隨著負(fù)載的大小發(fā)生變化。負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越 低。異步電機包括感應(yīng)電機、雙饋異步電機和交流換向器電機。感應(yīng)電機 應(yīng)用最廣，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般可稱感應(yīng)電機為異步電 機。普通異步電機的定子繞組接交流電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源連接。 因此，它具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護(hù)方便，運行可靠以及質(zhì)量較小， 成本較低等優(yōu)點。異步電機有較高的運行效率和較好的工作特性，從空載 到滿載范圍內(nèi)接近恒速運行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械的傳動要求。 異步電機還便于派生成各種防護(hù)型式，以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需要。異步電機運行時，必須從電網(wǎng)吸取無功勵磁功

7、率，使電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞。因 此，對驅(qū)動球磨機、壓縮機等大功率、低轉(zhuǎn)速的機械設(shè)備，常采用同步電 機。由于異步電機的轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速有一定的轉(zhuǎn)差關(guān)系，其調(diào)速性 能較差（交流換向器電動機除外）。對要求較寬廣和平滑調(diào)速范圍的交通運 輸機械、軋機、大型機床、印染及造紙機械等，采用直流電機較經(jīng)濟、方 便。但隨著大功率電子器件及交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，目前適用于寬調(diào)速的 異步電機的調(diào)速性能及經(jīng)濟性已可與直流電機的相媲美。1 單相異步電動機單相異步電動機由定子、轉(zhuǎn)子、軸承、機殼、端蓋等構(gòu)成。定子由機座和帶繞組的鐵心組成。鐵心由硅鋼片沖槽疊壓而成，槽內(nèi) 嵌裝兩套空間互隔 90°電角度的主繞組（也稱運

8、行繞組）和輔繞組（也稱 起動繞組成副繞組）。主繞組接交流電源，輔繞組串接離心開關(guān)S或起動電容、運行電容等之后，再接入電源。轉(zhuǎn)子為籠型鑄鋁轉(zhuǎn)子，它是將鐵心疊壓后用鋁鑄入鐵心的槽中，并一 起鑄出端環(huán)，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條短路成鼠籠型。單相異步電動機又分為單相電阻起動異步電動機，單相電容起動異步 電動機、單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機和單相雙值電容異步電動機。2 .三相異步電動機三相異步電動機的結(jié)構(gòu)與單相異步電動機相似，其定子鐵心槽中嵌裝 三相繞組（有單層鏈?zhǔn)?、單層同心式和單層交叉式三種結(jié)構(gòu)）。定子繞組 成接入三相交流電源后，繞組電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感 應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子在感應(yīng)電流和氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的相互作用下

9、，又產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)柜（即異步轉(zhuǎn)柜），使電動機旋轉(zhuǎn)。3 .罩極式電動機罩極式電動機是單向交流電動機中最簡單的一種，通常采用籠型斜槽 鑄鋁轉(zhuǎn)子。它根據(jù)定子外形結(jié)構(gòu)的不同，又分為凸極式罩極電動機隱極式 罩極電動機。凸極式罩極電動機的定子鐵心外形為方形、矩形或圓形的磁場框架，磁極凸出，每個磁極上均有1個或多個起輔助作用的短路銅環(huán)，即罩極繞組。凸極磁極上的集中繞組作為主繞組。隱極式罩極電動機的定子鐵心與普通單相電動機的鐵心相同，其定子 繞組采用分布繞組，主繞組分布于定子槽內(nèi)，罩極繞組不用短路銅環(huán)，而 是用較粗的漆包線繞成分布繞組（串聯(lián)后自行短路）嵌裝在定子槽中（約 為總槽數(shù)的2/3 ），起輔助組的作用。主繞

10、組與罩極繞組在空間相距一定的 角度。當(dāng)罩極電動機的主繞組通電后，罩極繞組也會產(chǎn)生感應(yīng)電流，使定子 磁極被罩極繞組罩住部分的磁通與未罩部分向被罩部分的方向旋轉(zhuǎn)。4 .單相串勵電動機單相串勵電動機的定子由凸極鐵心和勵磁繞組組成，轉(zhuǎn)子由隱極鐵心、 電樞繞組、換向器及轉(zhuǎn)軸等組成。勵磁繞組與電樞繞組之間通過電刷和換 向器形成串聯(lián)回路。圖18-16是單向串勵電動機的結(jié)構(gòu)。單相串勵電動機屬于交、直流兩用電動機，它既可以使用交流電源工 作，也可以使用直流電源工作。三.交流同步電動機交流同步電動機是一種恒速驅(qū)動電動機，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電源頻率保持 恒定的比例關(guān)系，被廣泛應(yīng)用于電子儀器儀表、現(xiàn)代辦公設(shè)備、紡織機械 等

11、。1 .永磁同步電動機永磁同步電動機屬于異步啟動永磁同步電動機，其磁場系統(tǒng)由一個或 多個永磁體組成，通常是在用鑄鋁或銅條焊接而成的籠型轉(zhuǎn)子的內(nèi)部，按 所需的極數(shù)裝鑲有永磁體的磁極。定子結(jié)構(gòu)與異步電動機類似。當(dāng)定子繞組接通電源后，電動機以異步電動機原理起動動轉(zhuǎn)，加速運 轉(zhuǎn)至同步轉(zhuǎn)速時，由轉(zhuǎn)子永磁磁場和定子磁場產(chǎn)生的同步電磁轉(zhuǎn)矩（由轉(zhuǎn) 子永磁磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與定子磁場產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩合成）將轉(zhuǎn)子牽入 同步，電動機進(jìn)入同步運行。磁阻同步電動機 磁阻同步電動機也稱反應(yīng)式同步電動機，是利用轉(zhuǎn)子 交軸和直軸磁阻不等而產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩的同步電動機，其定子與異步電動機 的定子結(jié)構(gòu)類似，只是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同。2 .磁阻

12、同步電動機同籠型異步電動機演變來的，為了使電動機能產(chǎn)生異步起動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn) 子還設(shè)有籠型鑄鋁繞阻。轉(zhuǎn)子上開設(shè)有與定子極數(shù)相對應(yīng)的反應(yīng)槽（僅有 凸極部分的作用，無勵磁繞組和永久磁鐵），用來產(chǎn)生磁阻同步轉(zhuǎn)矩。根 據(jù)轉(zhuǎn)子上反應(yīng)槽的結(jié)構(gòu)的不同，可分為內(nèi)反應(yīng)式轉(zhuǎn)子、外反應(yīng)式轉(zhuǎn)子和內(nèi) 外反應(yīng)式轉(zhuǎn)子，其中，外反應(yīng)式轉(zhuǎn)子反應(yīng)槽開地轉(zhuǎn)子外圓，使其直軸與交 軸方向氣隙不等。內(nèi)反應(yīng)式轉(zhuǎn)子的內(nèi)部開有溝槽，使交軸方向磁通受阻， 磁阻加大。內(nèi)外反應(yīng)式轉(zhuǎn)子結(jié)合以上兩種轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點，直軸與交軸差 別較大，使電動機的力能較大。磁阻同步電動機也分為單相電容運轉(zhuǎn)式、 單相電容起動式、單相雙值電容式等多種類型。3 .磁滯同步電動機磁滯

13、同步電動機是利用磁滯材料產(chǎn)生磁滯轉(zhuǎn)矩而工作的同步電動機。 它分為內(nèi)轉(zhuǎn)子式磁滯同步電動機、外轉(zhuǎn)子式磁滯同步電動機和單相罩極式 磁滯同步電動機。內(nèi)轉(zhuǎn)子式磁滯同步電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為隱極式，外觀為光滑的圓柱體， 轉(zhuǎn)子上無繞組，但鐵心外圓上有用磁滯材料制成的環(huán)狀有效層。定子繞組接通電源后，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場使磁滯轉(zhuǎn)子產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩而起 動旋轉(zhuǎn)，隨后自行牽入同步運轉(zhuǎn)狀態(tài)。在電動機異步運行時，定子旋轉(zhuǎn)磁 場以轉(zhuǎn)差頻率反復(fù)地磁化轉(zhuǎn)子；在同步運行時，轉(zhuǎn)子上的磁滯材料被磁化 而出現(xiàn)了永磁磁極，從而產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。軟啟動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機 定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟

14、啟動器啟動電動機 時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通， 電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避 免啟動過流跳閘。待電機達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自動 用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動機正常運轉(zhuǎn)提供額定電壓， 以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又 使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟 動過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn) 矩沖擊。電動機起動前的檢查方法(1) 新的或長期停用的電機，使用前應(yīng)檢查繞組間和繞組對地絕緣電阻。通常對 500V以下

15、的電機用 500V絕緣電阻表；對 500-1000V的電機用 1000V絕緣電阻表；對 1000V以上的電機用 2500V絕緣電阻表。絕緣電阻每 千伏工作電壓不得小于 1MQ，并應(yīng)在電機冷卻狀態(tài)下測量。(2) 檢查電機的外表有無裂紋，各緊固螺釘及零件是否齊全，電機的 固定情況是否良好。(3) 檢查電機傳動機構(gòu)的工作是否可靠。(4) 根據(jù)銘牌所示數(shù)據(jù)，如電壓、功率、頻率、聯(lián)結(jié)、轉(zhuǎn)速等與電源、 負(fù)載比較是否相符。(5) 檢查電機的通風(fēng)情況及軸承潤滑情況是否正常。(6) 扳動電機轉(zhuǎn)軸，檢查轉(zhuǎn)子能否自由轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時有無雜聲。(7) 檢查電機的電刷裝配情況及舉刷機構(gòu)是否靈活，舉刷手柄的位置 是否正確。(

16、8) 檢查電機接地裝置是否可靠。電機行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1993-1993 旋轉(zhuǎn)電機冷卻方法GB 20237-2006起重冶金和屏蔽電機安全要求GB/T 2900.25-2008電工術(shù)語旋轉(zhuǎn)電機GB/T 2900.26-2008電工術(shù)語控制電機GB 4831-1984電機產(chǎn)品型號編制方法GB 4826-1984電機功率等級JB/T 1093-1983 牽引電機 基本試驗方法變頻電機介紹變頻電機的構(gòu)造原理電動機的調(diào)速與控制，是工農(nóng)業(yè)各類機械及辦公、民生電器設(shè)備的基 礎(chǔ)技術(shù)之一。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的驚人發(fā)展，采用“專用變 頻感應(yīng)電動機+變頻器”的交流調(diào)速方式，正在以其卓越的性能和經(jīng)濟性, 在調(diào)速領(lǐng)域，引導(dǎo)了一場取代傳統(tǒng)調(diào)速方式的更新?lián)Q代的變革。它給各行 各業(yè)帶來的福音在于：使機械自動化程度和生產(chǎn)效率大為提高、節(jié)約能源、 提高產(chǎn)品合格率及產(chǎn)品質(zhì)量、電源系統(tǒng)容量相應(yīng)提高、