電機分類,結(jié)構(gòu)和原理

1、電機知識學(xué)習(xí)總結(jié)1 基本知識介紹1.1 直流、單相交流、三相交流1.2 交流下有“同步和異步”的區(qū)別同步異步指的是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速是同步（相同）還是異步（滯后） ，因而 只有交流能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，只有交流電機有同步異步的概念。同步電機原理：靠“磁場總是沿著磁路最短的方向上走”實現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁極與定子旋 轉(zhuǎn)磁場磁極逐一對應(yīng)，轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速相同。 特點：同步電機無論作為 電動機還是發(fā)電機使用，其轉(zhuǎn)速與交流電頻率之間將嚴格不變。同步電機轉(zhuǎn)速恒定，不受 負載變化影響。異步電機原理：靠感應(yīng)來實現(xiàn)運動，定子旋轉(zhuǎn)磁場切割鼠籠，使鼠籠產(chǎn)生感應(yīng)電 流，感應(yīng)電流受力使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場

2、轉(zhuǎn)速必須有轉(zhuǎn)速差才能形成磁場 切割鼠籠，產(chǎn)生感應(yīng)電流。區(qū)別：（1）同步電機可以發(fā)出無功功率，也可以吸收；異步電機只能吸收無功。 （2） 同步電機的轉(zhuǎn)速與交流工頻 50Hz電源同步，即2極電機3000轉(zhuǎn)、4極1500、6極1000等。 異步電機的轉(zhuǎn)速則稍微滯后，即 2極 2880、 4極 1440、 6極 960等。（3）同步電動機的電 流在相位上是超前于電壓的，即同步電動機是一個容性負載。同步電動機可以用以改進供 電系統(tǒng)的功率因素。同步電機無法直接啟動：剛通電一瞬間，通入直流電的轉(zhuǎn)子勵磁繞組是靜止的，轉(zhuǎn)子 磁極靜止；定子磁場立即具有高速。假設(shè)此瞬間正好定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極一一對應(yīng)吸引， 在定子磁

3、極在極短的時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)半周的時間之內(nèi)，會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生吸引力，半周之后將會產(chǎn) 生排斥力。由于轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)動慣量， 轉(zhuǎn)子不會轉(zhuǎn)動起來， 而是在接近于 0 的速度下左右震動。 因此同步電機需要鼠籠繞組啟動。轉(zhuǎn)速差使其產(chǎn)生感應(yīng)電流，而感應(yīng)電流具有減小轉(zhuǎn)速差 的特性（四根金屬棒搭成井形，內(nèi)部磁場變密會減小面積，變疏會增加面積，阻止其變化 趨勢），因而會使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，直到感應(yīng)電流與轉(zhuǎn)速差平衡（沒有電流就不會有力，因而 不會消除轉(zhuǎn)速差，猜測與旋轉(zhuǎn)阻力有關(guān)） 。1.3 永磁、電磁、感磁（構(gòu)成定子、轉(zhuǎn)子）永磁永磁鐵電磁通電線圈感磁無電閉合繞組、鼠籠 永磁和電磁大多數(shù)情況下可以互換，感磁需要有旋轉(zhuǎn)磁場的場合才能用，在三

4、相同步 電機中經(jīng)常作為啟動與電磁 /永磁共用于轉(zhuǎn)子。1.4 有刷無刷電機有刷和無刷對電機結(jié)構(gòu)影響很大， 刷指的是轉(zhuǎn)子通電時的電刷換向器、 或者滑環(huán)。2 電機分類2.1 直流（ 1 ）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子 1 繞組（沒有旋轉(zhuǎn)磁場不能用感磁，永磁不能換向也不能用）定子永磁/電磁（串勵、并勵、他勵、復(fù)勵）（2）啟動:通電就能動。（電樞繞組如果只有1圈會有死點，十字交叉2圈以上就沒有了。）（3）換向:永磁改變定子電流方向；他勵改變定子或轉(zhuǎn)子電流方向；串勵、并勵、復(fù)勵改變轉(zhuǎn)子 繞組接線方式。（4）調(diào)速：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電壓；他勵還可以調(diào)節(jié)定子電壓。（5）特點:定子上安裝有固定的主磁極和電刷，轉(zhuǎn)子上安裝有電樞繞組和換向器。

5、由于電刷和換 向器的存在，有刷電機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，故障多，維護工作量大，壽命短，換向火 花易產(chǎn)生電磁干擾。直流無刷電機（1）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子鼠籠/永磁/鼠籠嵌入永磁（由于無刷不能電磁）定子一一3繞組（形成旋轉(zhuǎn)磁場），傳感器（檢測轉(zhuǎn)子位置用于驅(qū)動器控制）（2）原理:驅(qū)動器一一直流-驅(qū)動器-三相可變頻交變矩形電波（正弦形是伺服電機）-定子旋轉(zhuǎn)磁場。與三相鼠籠異步電動機類似。（3）啟動:驅(qū)動器EN接地打開。（4）換向：驅(qū)動器F/R接地打開。（5）調(diào)速:旋轉(zhuǎn)調(diào)速電位器。（6）特點：鐵氧體永磁無刷直流電動機以廉價見長，且性能良好，廣泛用于家用電器、汽車、玩具、電動工具等領(lǐng)域。用稀土永磁材料作磁極制的稀土

6、永磁無刷直流電動機，體積小且性 能更好，但價格昂貴，主要用于航天、計算機、井下儀器等。2.2單相交流單相交流串勵電機（有刷）（1）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子一一1繞組定子一一1繞組轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組通過電刷串勵。（感覺原理上并勵也通，但是沒有搜到相關(guān)資料）（2）原理：由于定子和轉(zhuǎn)子串聯(lián)，在電源正半周期，定子磁場與轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；電源 負半周期，由于定子磁場和轉(zhuǎn)子電流同時改變方向，因此轉(zhuǎn)矩方向不變。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)半個 周期以后，由于電刷改變轉(zhuǎn)子接入電路方向，使得轉(zhuǎn)矩依然不變。（3）啟動:通電就能動4）換向：改變定子或者轉(zhuǎn)子線圈的接法。（5）調(diào)速：調(diào)壓調(diào)速。（6）特點：單相串勵電動機屬于單相交流異步電動機俗稱串勵電

7、機或通用電機（ Universal Motor 國外叫法，感覺是因為交直流通用而得名） ，因電樞繞組和勵磁繞組串聯(lián)在一起工作而得名。 單相串勵電動機又叫做交直流兩用串勵電動機，它既可以使用交流電源工作，也可以使用 直流電源工作。它的優(yōu)點是由于它轉(zhuǎn)速高、起動力矩大、體積小、重量輕、不容易堵轉(zhuǎn)、 適用電壓范圍很廣，可以用調(diào)壓的方法來調(diào)速，簡單且易于實現(xiàn)。因而在電動工具中得到 廣泛的應(yīng)用。單相串勵電機的結(jié)構(gòu)同直流串勵電機十分相似，主要的區(qū)別在于單相串勵電 機的定子鐵心必須由硅鋼片疊壓而成，而直流的磁極既可以由疊壓而成，又可以做成整體 結(jié)構(gòu)。2.2.2 單相交流異步電機（電容分相） （無刷） （單相交

8、流沒有搜到有同步電機但感覺原理上存在）（1）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子鼠籠定子 1 繞組（運行繞組） +1（帶電容）繞組（啟動繞組）（2）原理： 單相交流電機定子繞組接成單極或者多極都不能形成旋轉(zhuǎn)磁場，幾個磁極大小和方向 同時變化，合成一起以后，就是一維變化的磁場，因而需要啟動繞組串接電容，使得相位 滯后 90 度，這樣便能形成旋轉(zhuǎn)磁場。當電機啟動以后，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)周期與定子磁場一維交變 周期相同，相當于直流電機的換向，因而能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動。（3）啟動（電容分相）：第一種，起動繞組參與運行工作，運轉(zhuǎn)速率大致保持定值。主要應(yīng)用于電風(fēng)扇 , 空調(diào)風(fēng) 扇電動機，洗衣機等電機。第二種，起動繞組不參與運行工作，起動后離心開關(guān)斷

9、開起動繞組，而電動機以運行 繞組線圈繼續(xù)動作。第三種，起動繞組串連大容量電容起動，起動后串聯(lián)小容量電容運行。電機靜止時離 心開關(guān)是接通的， 給電后起動電容參與起動工作， 當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到額定值的 70%至 80%時離 心開關(guān)便會自動跳開，起動電容完成任務(wù)，并被斷開。而運行電容串接到起動繞組參與運 行工作。這種接法一般用在空氣壓縮機，切割機，木工機床等負載大而不穩(wěn)定的地方。（4）換向：只有單相可逆電機能換向。 1、單相電動機有兩組線圈，有一個公共端，一個運行端， 一個啟動端，電容接在運行端和啟動端之間。電源接在公共端和運行端時，電機正轉(zhuǎn)；電 源接在公共端和啟動端時，電機反轉(zhuǎn)；只有運行線圈和啟動線圈

10、截面積一樣的單相可逆電 機，才能正反轉(zhuǎn)，否則反轉(zhuǎn)不能帶負荷。 2、交流單相 220V 雙電容電機。 3、你最好測一下 看看主副繞組的電阻看看是否一樣。如果一樣可以實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)如果不一樣就不行了。參照 洗衣機電機接線。（洗衣機電機的兩個繞組參數(shù)是 1 樣的）。（5）調(diào)速：單相電機調(diào)速方法：1 、串電抗器調(diào)速 ： 將電抗器與電動機定子繞組串聯(lián)，利用電抗器上產(chǎn)生的壓降使加到電機定子繞組上的 電壓低于電源電壓，從而達到降低電動機轉(zhuǎn)速的目的。此種調(diào)速方法，只能是由電機的額 定轉(zhuǎn)速往低調(diào)。多用在吊扇及臺扇上。2 、電動機繞組內(nèi)部抽頭調(diào)速 ： 通過調(diào)速開關(guān)改變中間繞組與啟動繞組及工作繞組的接線方法，從而達到改

11、變電動機內(nèi)部氣隙磁場的大小，達到調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的目的。有L型和T型兩種接法。3 、交流晶閘管調(diào)速： 利用改變晶閘管的導(dǎo)通角，來實現(xiàn)調(diào)節(jié)加在單相電動機上的交流電壓的大小，從而達到調(diào) 速的目的。此方法可以實現(xiàn)無級調(diào)速，缺點是有一些電磁干擾。常用于電風(fēng)扇的調(diào)速上。4 ，變頻器調(diào)速。5 ，變極調(diào)速。（比如二極變四極，六極八極）（6）特點： 一般運行繞組直流電阻為幾歐姆，而起動繞組的直流電阻為十幾歐姆到幾十歐姆。2.2.3 單相交流罩極電機（猜測：此方法為加電感分相啟動） （無刷）（1）結(jié)構(gòu)： 轉(zhuǎn)子鼠籠（籠型斜槽鑄鋁） 定子 1繞組（運行繞組） +1組短路環(huán)（位于鐵芯上，電感分相）（2）原理： 在解放以

12、前，電風(fēng)扇用這種電動機很普遍。它定子有兩個線圈磁極，中間是轉(zhuǎn)子，線 圈中間的硅鋼片，有 1/4 的硅鋼片被短路環(huán)短路，由于短路環(huán)對磁場有阻礙作用，所以在 同一個磁極上產(chǎn)生了兩種不同的磁場，產(chǎn)生了交變磁場，電動機就可以轉(zhuǎn)起來了。這種電 動機工藝簡單，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，但由于短路環(huán)發(fā)熱原因要額外消耗電能，所以已經(jīng)基本淘汰。（3）啟動（電感分相）：通電就轉(zhuǎn)。（4）換向： 無法換向。（5）調(diào)速：調(diào)壓調(diào)速？（6）特點： 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。2.2.4 電阻分相式電機（此方法為同為加電感分相啟動） （無刷）（1）結(jié)構(gòu)： 轉(zhuǎn)子鼠籠 定子 1大繞組+1小繞組（2）原理：

13、電阻分相式電動機簡稱分相式電動機。為了使這種電動機主繞組的啟動電流和副繞組 中的啟動電流在時間上有相位差， 一般主繞組由較粗截面的導(dǎo)線繞制， 且主繞組匝數(shù)較多， 嵌在定子槽的外層； 副繞組由較細截面的導(dǎo)線繞制， 匝數(shù)較少， 嵌在定子槽的內(nèi)層。 因此，主繞組的電阻值小，感抗值大；而副繞組的電阻值大，感抗值小。當合閘啟動電機時，主 副繞組同時通電，產(chǎn)生啟動電磁轉(zhuǎn)矩，電機啟動。啟動完以后。由繼電器開關(guān)斷開副繞組 回路，電機便由主繞組工作。這類電機的副繞組與主繞組在空間成90。電角度正交放置。(3) 啟動(電感分相)：通電就轉(zhuǎn)。(4) 換向：改變定子主或輔繞組接入方向換向？(5) 調(diào)速:無法調(diào)速。(6

14、) 特點：無。2.3三相交流電機(1) 結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子：鼠籠定子：3繞組(2) 原理:三相異步電機(Triple-phase asynchronous moto)是感應(yīng)電動機的一種，同時接入380V 三相交流電流(相位差120度)形成旋轉(zhuǎn)磁場，鼠籠產(chǎn)生感應(yīng)電流，進而運動?？扛袘?yīng)來 實現(xiàn)運動，定子旋轉(zhuǎn)磁場切割鼠籠，使鼠籠產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流受力使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速必須有轉(zhuǎn)速差才能形成磁場切割鼠籠，產(chǎn)生感應(yīng)電流。(3) 啟動:星三角啟動、降壓啟動。(4) 換向：交換定子三相中任意兩個接頭的接線r/min(5) 調(diào)速：調(diào)速困難(6) 特點:由于三相異步電動機的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場以相

15、同的方向、不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn) 差率，所以叫三相異步電動機。三相異步電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞 組因與磁場間存在著相對運動而產(chǎn)生電動勢和電流，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實 現(xiàn)能量變換。與單相異步電動機相比，三相異步電動機運行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié) 構(gòu)的不同，三相異步電動機可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、 運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點是調(diào)速困難。忖(1) 結(jié)構(gòu):轉(zhuǎn)子：3繞組+3個滑環(huán)定子：3繞組(2) 原理：與三相異步電機相同。(3) 啟動：1）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速啟動； 2）轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器調(diào)速啟動； 3）轉(zhuǎn)子串極調(diào)

16、速啟動； 4） 轉(zhuǎn)子串水電阻調(diào)速啟動； 5）轉(zhuǎn)子串變頻調(diào)速啟動；（4）換向： 交換定子三相中任意兩個接頭的接線。（5）調(diào)速： 同啟動。（6）特點： 繞線式三相異步電動機的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部 變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動機的起動性能（啟動電流小）和調(diào)節(jié)電動機的 轉(zhuǎn)速，適合啟動時間較長、頻繁啟動的場所。繞線式異步電動機的使用，一般是在一些需 要較大啟動轉(zhuǎn)矩的場合，比如吊車（起重機）磨球機、破碎機等?？刂疲涸趯嶋H應(yīng)用中，籠形異步電機通常可以通過降壓來進行啟動，例如自耦變壓器 降壓、星 -三角降壓、延邊三角形和串電阻。繞線式異步電機的能效略低于籠形異步電機，

17、 還有三相異步電機可以采用改變磁極對數(shù)的方式來改變電機的轉(zhuǎn)速。（1）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子： 1）永磁 +鼠籠（無滑環(huán)）；2）1 直流勵磁繞組 +鼠籠（有滑環(huán)） 定子：3 繞組（2）原理： 靠“磁場總是沿著磁路最短的方向上走” 實現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁極與定子旋轉(zhuǎn)磁場磁極逐一對應(yīng)， 轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速相同。（3）啟動： 同步電機無法直接啟動，需要有鼠籠部分才能啟動，且啟動后鼠籠內(nèi)無感應(yīng)電流：剛 通電一瞬間，通入直流電的轉(zhuǎn)子勵磁繞組是靜止的，轉(zhuǎn)子磁極靜止；定子磁場立即具有高 速。假設(shè)此瞬間正好定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極一一對應(yīng)吸引，在定子磁極在極短的時間內(nèi)旋轉(zhuǎn) 半周的時間之內(nèi)， 會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生吸引力， 半周之后將會產(chǎn)生排斥力。 由于轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)動慣量， 轉(zhuǎn)子不會轉(zhuǎn)動