電機基本知識介紹

2022-05-16 09:36:06 字數 4738 閱讀 7451

目錄一、電動機的種類

二、直流電機的工作原理

三、電動機起動前的檢查方法

四、電機行業標準

五、電機的用途

六、減速電機

七、防爆電機

八、稀土永磁電機技術發展趨勢分析

九、無刷直流電機與開關磁阻電機的比較

十、稀土永磁電機與非同步電機的比較

十一、高效節能電機將將給您帶來巨大的效益

十二、電氣傳動發展趨勢

電機   英文:[electric machinery] 泛指能使機械能轉化為電能、電能轉化為機械能的一切機器。特指發電機、電動機。

定義:是指依據電磁感應定律實現電能的轉換或傳遞的一種電磁裝置。電動機也稱(俗稱馬達),在電路中用字母「m」(舊標準用「d」)表示。

它的主要作用是產生驅動轉矩,作為用電器或各種機械的動力源。

發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化為電能,目前最常用的是,利用熱能、水能等推動發電機轉子來發電,隨著風力發電技術的日趨成熟,風電也慢慢走進我們的生活。

變壓器,在有的書上稱之為靜止的電機。從電機的定義發現,這麼說也有它的道理的。

一、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直流電動機按結構及工作原理可劃分:無刷直流電動機和有刷直流電動機。

1.1.1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。

1.1.1.1電磁直流電動機劃分:串勵直流電動機、並勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。

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鈷永磁直流電動機。

1.1其中交流電機還可分:單相電機和三相電機。

2.按結構和工作原理劃分:可分為直流電動機、非同步電動機、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非同步電機可劃分:感應電動機和交流換向器電動機。

2.2.1感應電動機可劃分:三相非同步電動機、單相非同步電動機和罩極非同步電動機等。

2.2.2交流換向器電動機可劃分:單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。

3.按起動與執行方式劃分:電容起動式單相非同步電動機、電容運轉式單相非同步電動機、電容起動運轉式單相非同步電動機和分相式單相非同步電動機。

4.按用途劃分:驅動用電動機和控制用電動機。

4.1驅動用電動機劃分:電動工具(包括鑽孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具)用電動機、家電(包括洗衣機、電風扇、電冰箱、空調器、錄音機、錄影機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃鬚刀等)用電動機及其它通用小型機械裝置(包括各種小型工具機、小型機械、醫療器械、電子儀器等)用電動機。

4.2控制用電動機又劃分:步進電動機和伺服電動機等。

5.按轉子的結構劃分:籠型感應電動機(舊標準稱為鼠籠型非同步電動機)和繞線轉子感應電動機(舊標準稱為繞線型非同步電動機)。

6.按運轉速度劃分:高速電動機、低速電動機、恆速電動機、調速電動機。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。

調速電動機除可分為有級恆速電動機、無級恆速電動機、有級變速電動機和無級變速電動機外,還可分為電磁調速電動機、直流調速電動機、pwm變頻調速電動機和開關磁阻調速電動機。

非同步電動機的轉子轉速總是略低於旋轉磁場的同步轉速。

同步電動機的轉子轉速與負載大小無關而始終保持為同步轉速。

2.直流電動機

直流電動機是依靠直流工作電壓執行的電動機,廣泛應用於收錄機、錄影機、影碟機、電動剃鬚刀、電吹風、電子錶、玩具等。

1.電磁式直流電動機電磁式直流電動機由定子磁極、轉子(電樞)、換向器(俗稱整流子)、電刷、機殼、軸承等構成,

電磁式直流電動機的定子磁極(主磁極)由鐵心和勵磁繞組構成。根據其勵磁(舊標準稱為激磁)方式的不同又可分為串勵直流電動機、並勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。因勵磁方式不同,定子磁極磁通(由定子磁極的勵磁線圈通電後產生)的規律也不同。

串勵直流電動機的勵磁繞組與轉子繞組之間通過電刷和換向器相串聯,勵磁電流與電樞電流成正比,定子的磁通量隨著勵磁電流的增大而增大,轉矩近似與電樞電流的平方成正比,轉速隨轉矩或電流的增加而迅速下降。其起動轉矩可達額定轉矩的5倍以上,短時間過載轉矩可達額定轉矩的4倍以上,轉速變化率較大,空載轉速甚高(一般不允許其在空載下執行)。可通過用外用電阻器與串勵繞組串聯(或併聯)、或將串勵繞組併聯換接來實現調速。

並勵直流電動機的勵磁繞組與轉子繞組相併聯,其勵磁電流較恆定,起動轉矩與電樞電流成正比,起動電流約為額定電流的2.5倍左右。轉速則隨電流及轉矩的增大而略有下降,短時過載轉矩為額定轉矩的1.

5倍。轉速變化率較小,為5%~15%。可通過消弱磁場的恆功率來調速。

他勵直流電動機的勵磁繞組接到獨立的勵磁電源供電,其勵磁電流也較恆定,起動轉矩與電樞電流成正比。轉速變化也為5%~15%。可以通過消弱磁場恆功率來提高轉速或通過降低轉子繞組的電壓來使轉速降低。

復勵直流電動機的定子磁極上除有並勵繞組外,還裝有與轉子繞組串聯的串勵繞組(其匝數較少)。串聯繞組產生磁通的方向與主繞組的磁通方向相同,起動轉矩約為額定轉矩的4倍左右,短時間過載轉矩為額定轉矩的3.5倍左右。

轉速變化率為25%~30%(與串聯繞組有關)。轉速可通過消弱磁場強度來調整。

換向器的換向片使用銀銅、鎘銅等合金材料,用高強度塑料模壓成。 電刷與換向器滑動接觸,為轉子繞組提供電樞電流。電磁式直流電動機的電刷一般採用金屬石墨電刷或電化石墨電刷。

轉子的鐵心採用矽鋼片疊壓而成,一般為12槽,內嵌12組電樞繞組,各繞組間串聯接後,再分別與12片換向片連線。

(1).永磁式直流電動機

永磁式直流電動機也由定子磁極、轉子、電刷、外殼等組成,定子磁極採用永磁體(永久磁鋼),有鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼等材料。按其結構形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。錄放機中使用的電多數為圓筒型磁體,而電動工具及汽車用電器中使用的電動機多數採用專塊型磁體。

轉子一般採用矽鋼片疊壓而成,較電磁式直流電動機轉子的槽數少。錄放機中使用的小功率電動機多數為3槽,較高檔的為5槽或7槽。漆包線繞在轉子鐵心的兩槽之間(三槽即有三個繞組),其各接頭分別焊在換各器的金屬片上。

電刷是連線電源與轉子繞組的導電部件,具備導電與耐磨兩種效能。永磁電動機的電刷使用單性金屬片或金屬石墨電刷、電化石墨電刷。

錄放機中使用的永磁式直流電動機,採用電子穩速電路或離心式穩速裝置。

(2).無刷直流電動機

無刷直流電動機是採用半導體開關器件來實現電子換向的,即用電子開關器件代替傳統的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械雜訊低等優點,廣泛應用於高檔錄音座、錄影機、電子儀器及自動化辦公裝置中。

無刷直流電動機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置感測器等組成,如圖18-13所示。位置感測按轉子位置的變化,沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流(即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置,並在確定的位置處產生位置感測訊號,經訊號轉換電路處理後去控制功率開關電路,按一定的邏輯關係進行繞組電流切換)。定子繞組的工作電壓由位置感測器輸出控制的電子開關電路提供。

位置感測器有磁敏式、光電式和電磁式三種型別。

採用磁敏式位置感測器的無刷直流電動機,其磁敏感測器件(例如霍爾元件、磁敏二極體、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用積體電路等)裝在定子元件上,用來檢測永磁體、轉子旋轉時產生的磁場變化。

採用光電式位置感測器的無刷直流電動機,在定子元件上按一定位置配置了光電感測器件,轉子上裝有遮光板,光源為發光二極體或小燈泡。轉子旋轉時,由於遮光板的作用,定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈衝訊號。

採用電磁式位置感測器的無刷直流電動機,是在定子元件上安裝有電磁感測器部件(例如耦合變壓器、接近開關、lc諧振電路等),當永磁體轉子位置發生變化時,電磁效應將使電磁感測器產生高頻調製訊號(其幅值隨轉子位置而變化)。

3.交流非同步電動機

交流非同步電動機是領先交流電壓執行的電動機,廣泛應用於電風扇、電冰箱、洗衣機、空調器、電吹風、吸塵器、油煙機、洗碗機、電動縫紉機、食品加工機等家用電器及各種電動工具、小型機電裝置中。

交流電非同步電動機分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分為單相非同步電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。

電機的轉速(定子轉速)小於旋轉磁場的轉速,從而叫為非同步電機。它和感應電機基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s為轉差率,

ns為磁場轉速,n為轉子轉速。

基本原理:(1)當三相非同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生的三相磁動勢(定子旋轉磁動勢)並產生旋轉磁場。

(2)該旋轉磁場與轉子導體有相對切割運動,根據電磁感應原理,轉子導體產生感應電動勢並產生感應電流。

(3)根據電磁力定律,載流的轉子導體在磁場中受到電磁力作用,形成電磁轉矩,驅動轉子旋轉,當電動機軸上帶機械負載時,便向外輸出機械能。

非同步電機是一種交流電機,其負載時的轉速與所接電網的頻率之比不是恆定關係。還隨著負載的大小發生變化。負載轉矩越大,轉子的轉速越低。

非同步電機包括感應電機、雙饋非同步電機和交流換向器電機。感應電機應用最廣,在不致引起誤解或混淆的情況下,一般可稱感應電機為非同步電機。

普通非同步電機的定子繞組接交流電網,轉子繞組不需與其他電源連線。因此,它具有結構簡單,製造、使用和維護方便,執行可靠以及質量較小,成本較低等優點。非同步電機有較高的執行效率和較好的工作特性,從空載到滿載範圍內接近恆速執行,能滿足大多數工農業生產機械的傳動要求。

非同步電機還便於派生成各種防護型式,以適應不同環境條件的需要。非同步電機執行時,必須從電網吸取無功勵磁功率,使電網的功率因數變壞。因此,對驅動球磨機、壓縮機等大功率、低轉速的機械裝置,常採用同步電機。

由於非同步電機的轉速與其旋轉磁場轉速有一定的轉差關係,其調速效能較差(交流換向器電動機除外)。對要求較寬廣和平滑調速範圍的交通運輸機械、軋機、大型工具機、印染及造紙機械等,採用直流電機較經濟、方便。但隨著大功率電子器件及交流調速系統的發展,目前適用於寬調速的非同步電機的調速效能及經濟性已可與直流電機的相媲美。

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