電機(jī)分類(lèi),結(jié)構(gòu)和原理

1、電機(jī)知識(shí)學(xué)習(xí)總結(jié)1 基本知識(shí)介紹直流、單相交流、三相交流 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(chǎng)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(chǎng)，只有交流電機(jī)有同步異步的概念。同步電機(jī)原理： 靠“磁場(chǎng)總是沿著磁路最短的方向上走”實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁極與定子旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)磁極逐一對(duì)應(yīng)， 轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相同。特點(diǎn)： 同步電機(jī)無(wú)論作為電動(dòng)機(jī)還是發(fā)電機(jī)使用，其轉(zhuǎn)速與交流電頻率之間將嚴(yán)格不變。 同步電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定， 不受負(fù)載變化影響。異步電機(jī)原理：靠感應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)轉(zhuǎn)速必須

2、有轉(zhuǎn)速差才能形成磁場(chǎng)切割鼠籠， 產(chǎn)生感應(yīng)電流。區(qū)別：（1）同步電機(jī)可以發(fā)出無(wú)功功率，也可以吸收；只能吸收無(wú)功。 （2）同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與交流工頻50Hz電源同步，即2極電機(jī)3000轉(zhuǎn)、4極1500、6極1000等。異步電機(jī)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(dòng)機(jī)的電流在相位上是超前 于電壓的，即同步電動(dòng)機(jī)是一個(gè)容性負(fù)載。同步電動(dòng)機(jī)可以用以改進(jìn)供電系統(tǒng)的功率因素。同步電機(jī)無(wú)法直接啟動(dòng)：剛通電一瞬間， 通入直流電的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組是靜止的， 轉(zhuǎn)子磁極 靜止；定子磁場(chǎng)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(duì)應(yīng)吸引，在定子磁 極在極短的時(shí)

3、間內(nèi)旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間之內(nèi)， 會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生吸引力，半周之后將會(huì)產(chǎn)生排斥力。 由 于轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，轉(zhuǎn)子不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，而是在接近于 0 的速度下左右震動(dòng)。 因此同步電機(jī)需 要鼠籠繞組啟動(dòng)。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(chǎng)變密會(huì)減小面積，變疏會(huì)增加面積，阻止其變化趨勢(shì)） ，因而會(huì)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 動(dòng)起來(lái)，直到感應(yīng)電流與轉(zhuǎn)速差平衡（沒(méi)有電流就不會(huì)有力，因而不會(huì)消除轉(zhuǎn)速差，猜測(cè)與旋 轉(zhuǎn)阻力有關(guān)）。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(wú)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(chǎng)的場(chǎng)合才能用， 在三相同步電機(jī) 中

4、經(jīng)常作為啟動(dòng)與電磁 /永磁共用于轉(zhuǎn)子。有刷無(wú)刷電機(jī)有刷和無(wú)刷對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)影響很大，刷指的是轉(zhuǎn)子通電時(shí)的電刷換向器、或者滑環(huán)。2 電機(jī)分類(lèi)直流（ 1 ）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子 1 繞組（沒(méi)有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不能用感磁，永磁不能換向也不能用）定子永磁 /電磁（串勵(lì)、并勵(lì)、他勵(lì)、復(fù)勵(lì)）（2）啟動(dòng)：通電就能動(dòng)。（電樞繞組如果只有 1 圈會(huì)有死點(diǎn)，十字交叉 2圈以上就沒(méi)有了。 ）（3）換向：永磁改變定子電流方向；他勵(lì)改變定子或轉(zhuǎn)子電流方向；串勵(lì)、并勵(lì)、復(fù)勵(lì)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(lì)還可以調(diào)節(jié)定子電壓。（5）特點(diǎn)：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。由于電刷和換向器 的存

5、在，有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，故障多，維護(hù)工作量大，壽命短，換向火花易產(chǎn)生 電磁干擾。直流無(wú)刷電機(jī)（1）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子鼠籠/永磁/鼠籠嵌入永磁（由于無(wú)刷不能電磁）定子一一3繞組（形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)），傳感器（檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置用于驅(qū)動(dòng)器控制）（2）原理：驅(qū)動(dòng)器一一直流-驅(qū)動(dòng)器-三相可變頻交變矩形電波（正弦形是伺服電機(jī)）-定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 與三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)類(lèi)似。（3）啟動(dòng)：驅(qū)動(dòng)器EN接地打開(kāi)。（4）換向：驅(qū)動(dòng)器F/R接地打開(kāi)。（5）調(diào)速：旋轉(zhuǎn)調(diào)速電位器。（6）特點(diǎn)：鐵氧體永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)以廉價(jià)見(jiàn)長(zhǎng)，且性能良好，廣泛用于家用電器、汽車(chē)、玩具、電動(dòng)工具等領(lǐng)域。用稀土永磁材料作磁極制的稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，

6、體積小且性能更好， 但價(jià)格昂貴，主要用于航天、計(jì)算機(jī)、井下儀器等。單相交流 單相交流串勵(lì)電機(jī)（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(guò)電刷串勵(lì)。（感覺(jué)原理上并勵(lì)也通，但是沒(méi)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(chǎng)與轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；電源負(fù)半周期，由于定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流同時(shí)改變方向，因此轉(zhuǎn)矩方向不變。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)半個(gè)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(dòng)：通電就能動(dòng)。（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(diǎn)：?jiǎn)蜗啻畡?lì)電動(dòng)機(jī)屬于單相交流俗稱(chēng)串勵(lì)電機(jī)或通用電機(jī)（ Universal

7、 Motor 國(guó)外叫法，感 覺(jué)是因?yàn)榻恢绷魍ㄓ枚妹?，因電樞繞組和勵(lì)磁繞組串聯(lián)在一起工作而得名。單相串勵(lì)電動(dòng) 機(jī)又叫做交直流兩用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)， 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(diǎn)是由于它轉(zhuǎn)速高、起動(dòng)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(lái)調(diào)速， 簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)。因而在電動(dòng)工具中得到廣泛的應(yīng)用。單相串勵(lì)電機(jī) 的結(jié)構(gòu)同直流串勵(lì)電機(jī)十分相似， 主要的區(qū)別在于單相串勵(lì)電機(jī)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)。 單相交流異步電機(jī)（電容分相） （無(wú)刷） （單相交流沒(méi)有搜到有同步電機(jī)但感覺(jué)原理上存在

8、）（1）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子鼠籠定子 1 繞組（運(yùn)行繞組） +1（帶電容）繞組（啟動(dòng)繞組）（2）原理：?jiǎn)蜗嘟涣麟姍C(jī)定子繞組接成單極或者多極都不能形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)， 幾個(gè)磁極大小和方向同時(shí) 變化，合成一起以后，就是一維變化的磁場(chǎng)，因而需要啟動(dòng)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(chǎng)。當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)以后，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)周期與定子磁場(chǎng)一維交變周期相同， 相當(dāng)于直流電機(jī)的換向，因而能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。（ 3）啟動(dòng)（電容分相） ： 第一種，起動(dòng)繞組參與運(yùn)行工作，運(yùn)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(dòng)機(jī)，洗衣機(jī)等電機(jī)。第二種，起動(dòng)繞組不參與運(yùn)行工作，起動(dòng)后離心開(kāi)關(guān)斷開(kāi)起動(dòng)繞組，而電動(dòng)機(jī)以運(yùn)行繞組

9、線圈繼續(xù)動(dòng)作。第三種，起動(dòng)繞組串連大容量電容起動(dòng)，起動(dòng)后串聯(lián)小容量電容運(yùn)行。電機(jī)靜止時(shí)離心開(kāi) 關(guān)是接通的，給電后起動(dòng)電容參與起動(dòng)工作，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值的70%至 80%時(shí)離心開(kāi)關(guān)便會(huì)自動(dòng)跳開(kāi)，起動(dòng)電容完成任務(wù)，并被斷開(kāi)。而運(yùn)行電容串接到起動(dòng)繞組參與運(yùn)行工作。這 種接法一般用在空氣壓縮機(jī)，切割機(jī)，木工機(jī)床等負(fù)載大而不穩(wěn)定的地方。（4）換向：只有單相可逆電機(jī)能換向。 1、單相電動(dòng)機(jī)有兩組線圈，有一個(gè)公共端，一個(gè)運(yùn)行端，一 個(gè)啟動(dòng)端，電容接在運(yùn)行端和啟動(dòng)端之間。電源接在公共端和運(yùn)行端時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；電源接在 公共端和啟動(dòng)端時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；只有運(yùn)行線圈和啟動(dòng)線圈截面積一樣的單相可逆電機(jī)， 才能正 反轉(zhuǎn)

10、，否則反轉(zhuǎn)不能帶負(fù)荷。2、交流單相220V雙電容電機(jī)。3、你最好測(cè)一下看看主副繞組 的電阻看看是否一樣。如果一樣可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)如果不一樣就不行了。參照洗衣機(jī)電機(jī)接線。 （洗衣機(jī)電機(jī)的兩個(gè)繞組參數(shù)是 1 樣的）。（5）調(diào)速：調(diào)速方法：1 、串電抗器調(diào)速 ：將電抗器與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)， 利用電抗器上產(chǎn)生的壓降使加到電機(jī)上的電壓低于電源電壓， 從 而達(dá)到降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 此種調(diào)速方法，只能是由電機(jī)的往低調(diào)。 多用在吊扇及臺(tái)扇上。2 、電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)部抽頭調(diào)速 ： 通過(guò)改變中間繞組與啟動(dòng)繞組及工作繞組的接線方法，從而達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的大小， 達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。有 L型和T型兩種接法。3 、交流

11、晶閘管調(diào)速：利用改變晶閘管的導(dǎo)通角， 來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)加在上的的大小，從而達(dá)到調(diào)速的目的。此方法可以實(shí) 現(xiàn)，缺點(diǎn)是有一些電磁干擾。常用于電風(fēng)扇的調(diào)速上。4 ，。5 ，。（比如二極變四極，六極八極）（6）特點(diǎn)： 一般運(yùn)行繞組直流電阻為幾歐姆，而起動(dòng)繞組的直流電阻為十幾歐姆到幾十歐姆。單相交流罩極電機(jī)（猜測(cè)：此方法為加電感分相啟動(dòng)） （無(wú)刷）（1）結(jié)構(gòu)： 轉(zhuǎn)子鼠籠（籠型斜槽鑄鋁） 定子 1 繞組（運(yùn)行繞組） +1組短路環(huán)（位于鐵芯上，電感分相）（2）原理： 在解放以前，電風(fēng)扇用這種電動(dòng)機(jī)很普遍。它定子有兩個(gè)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(duì)磁場(chǎng)有阻礙作

12、用，所以在同一個(gè)磁 極上產(chǎn)生了兩種不同的磁場(chǎng)， 產(chǎn)生了交變磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)就可以轉(zhuǎn)起來(lái)了。 這種電動(dòng)機(jī)工藝簡(jiǎn)單， 運(yùn)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(dòng)（電感分相）：通電就轉(zhuǎn)。（4）換向：無(wú)法換向。（5）調(diào)速：調(diào)壓調(diào)速？（6）特點(diǎn)： 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(dòng)機(jī)隱極式罩極電動(dòng)機(jī)。電阻分相式電機(jī)（此方法為同為加電感分相啟動(dòng)） （無(wú)刷）（1）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子鼠籠定子 1 大繞組+1小繞組（2）原理：電阻分相式電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)分相式電動(dòng)機(jī)。 為了使這種電動(dòng)機(jī)主繞組的和副繞組中的在時(shí)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

13、層；副繞 組由較細(xì)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(dāng)合閘啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，主副繞組同時(shí)通電，產(chǎn)生啟動(dòng)電磁 轉(zhuǎn)矩，電機(jī)啟動(dòng)。啟動(dòng)完以后。由繼電器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)副繞組回路，電機(jī)便由主繞組工作。這類(lèi)電 機(jī)的副繞組與主繞組在空間成 90°電角度正交放置。 （3）啟動(dòng)（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(wú)法調(diào)速。（6）特點(diǎn)：無(wú)。 三相交流電機(jī)（1）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子：鼠籠 定子：3繞組（2）原理：三相異步電機(jī)（Triple-phase asynchronous moto）是的一種，同時(shí)接入三相

14、（相位差 120 度）形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，鼠籠產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而運(yùn)動(dòng)?？扛袘?yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)轉(zhuǎn)速必須有轉(zhuǎn) 速差才能形成磁場(chǎng)切割鼠籠，產(chǎn)生感應(yīng)電流。（3）啟動(dòng)：星三角啟動(dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)。（4）換向：交換定子三相中任意兩個(gè)接頭的接線。（5） 調(diào)速：.調(diào)速困難。 “=L r/min（6） 特點(diǎn)："由于三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以相同的方向、 不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率, 所以叫三相異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，因與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng) 而產(chǎn)生和電流，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)能量變換。與相

15、比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相可分 為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到 了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。（1）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子：3繞組+3個(gè)滑環(huán)定子：3繞組（2）原理：與三相異步電機(jī)相同。（3）啟動(dòng)：轉(zhuǎn)子串極調(diào)速啟動(dòng)；4）轉(zhuǎn)1 ）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速啟動(dòng)；2 ）轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器調(diào)速啟動(dòng)；3） 子串水電阻調(diào)速啟動(dòng)；5 ）轉(zhuǎn)子串變頻調(diào)速啟動(dòng)；（4）換向：交換定子三相中任意兩個(gè)接頭的接線。（5）調(diào)速：同啟動(dòng)。（6）特點(diǎn)：繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和一樣也設(shè)置了三相并通過(guò)滑環(huán)、 與外部變阻器連接。 調(diào)節(jié) 變阻器電阻可以改善

16、電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能（啟動(dòng)電流小）和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 適合啟動(dòng)時(shí)間較 長(zhǎng)、頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)所。繞線式異步電動(dòng)機(jī)的使用，一般是在一些需要較大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合，比 如吊車(chē)（起重機(jī)）磨球機(jī)、破碎機(jī)等?？刂疲涸趯?shí)際應(yīng)用中，籠形異步電機(jī)通?？梢酝ㄟ^(guò)降壓來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)， 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(jī)的能效略低于籠形異步電機(jī)，還有三相 異步電機(jī)可以采用改變磁極對(duì)數(shù)的方式來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。（1）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子： 1）永磁 +鼠籠（無(wú)滑環(huán)）；2）1 直流勵(lì)磁繞組 +鼠籠（有滑環(huán)） 定子：3 繞組（2）原理：靠“磁場(chǎng)總是沿著磁路最短的方向上走” 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁極與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極逐一對(duì)應(yīng)， 轉(zhuǎn) 子磁極轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相同。（3）啟動(dòng)： 同步電機(jī)無(wú)法直接啟動(dòng)，需要有鼠籠部分才能啟動(dòng)，且啟動(dòng)后鼠籠內(nèi)無(wú)感應(yīng)電流： 剛通電一瞬間，通入直流電的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組是靜止的，轉(zhuǎn)子磁極靜止；定子磁場(chǎng)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(duì)應(yīng)吸引， 在定子磁極在極短的時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間之 內(nèi)，會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生吸引力，半周之后將會(huì)產(chǎn)生排斥力。由于轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，轉(zhuǎn)子不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起 來(lái)，而是在接近于 0