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文檔簡介
1、,電磁直流電動機,永磁直流電動機,無刷直流電動機,電動機,直流電動機,交流電動機,有刷直流電動機,單相電動機,三相電動機,稀土永磁直流電動機,鐵氧體永磁直流電動機,鋁鎳鈷永磁直流電動機,串勵直流電動機,并勵直流電動機,他勵直流電動機,復勵直流電動機,電動機種類,1、按工作電源種類劃分,1,電動機,直流電動機,同步電動機,異步電動機,磁滯同步電動機,永磁同步電動機,磁阻同步電動機,感應電動機,交流換向器電動機,三相異步電動機,單相異步電動機,罩極異步電動機,2、按結構和工作原理劃分,推斥電動機,單相串勵電動機,交直流兩用電動機,電動機,電容起動式單相異步電動機,電容運轉式單相異步電動機,電容起動
2、運轉式單相異步電動機,分相式單相異步電動機,電動機,驅動用電動機,控制用電動機,電動工具用電動機,家電用電動機,通用小型機械設備用電動機,步進電動機,伺服電動機,3.起動與運行方式劃分,5.按用途劃分,4、按轉子的結構劃分,電動機,鼠籠型異步電動機,繞線型異步電動機,電動機,低速電動機,高速電動機,恒速電動機,調速電動機,齒輪減速電動機,電磁減速電動機,力矩電動機,爪極同步電動機,有級恒速電動機,無級恒速電動機,有級變速電動機,無級變速電動機,電磁調速電動機,直流調速電動機,PWM變頻調速電動機,開關磁阻調速電動機,6、按運轉速度劃分,返回,無刷直流電動機(BLDC)結構和原理,無刷直流電動機
3、是采用半導體開關器件來實現(xiàn)電子換向的,如圖1所示,即用電子開關器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優(yōu)點,廣泛應用于高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設備中。 無刷直流電動機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置傳感器等組成,如圖2所示。位置傳感按轉子位置的變化,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,并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號,經(jīng)信號轉換電路處理后去控制功率開關電路,按一定的邏輯關系進行繞組電流切換)。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關電路提供。,圖1,圖2,無刷DC電機具有永磁轉子和繞線定子。并且,無刷
4、DC電機可以分為2類:一類具有外部旋轉磁鐵,另一類則具有內部旋轉磁體。在無刷DC電機中,感應線圈(相位)的位置(對于恒定磁場而言),受通過電流所產(chǎn)生的感應磁場, 而切換(轉換)到適當?shù)南辔??;魻栃獋鞲衅魍ǔS糜诟袘D子的位置。另外,也可以采用無傳感器方法。,返回,永磁直流電動機 永磁式直流電動機也由定子磁極、轉子、電刷、外殼等組成,定子磁極采用永磁體(永久磁鋼),有鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼等材料,F=BIL B磁通密度; L通電導體長度; I 導體中電流; F方向左手定則,如右圖所示,電刷A,B上加上 直流電源,便形成直流電動機 的物理模型這個實現(xiàn)線圈abcd 中便有電流通過。其方向為從 a到
5、d,線圈中電流I與磁場作用,產(chǎn)生 電磁力 f=BIL,電樞再次電磁力的作用下旋轉起來,進而帶動生產(chǎn)機械的運轉。力的方向由左手定則判定,圖示時刻,電流從a到d,則ab段所受電磁力的方向為從右向左,電樞逆時針方向旋轉。當電樞轉過180度時,外部電路的電流I不變,線圈中的電流方向為從d到a,此時電磁力方向不變,電機沿恒定方向旋轉。,定子包含2個或多個永磁極片。轉子包含通過電刷與電壓源相連的繞組和機械換向器。吸引通電繞組的相反極性和定子磁鐵,轉子就會旋轉,直到與定子對齊為止。轉子一與定子對齊,電刷就會跨過換向器接點,并且給下一個繞組通電,從而產(chǎn)生連續(xù)轉動。電機的速度與施加在其上的電壓成正比。顛倒電機連
6、接方向,轉向也會改變。,返回,電磁直流電動機按勵磁方式分類,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(jù)其勵磁(舊標準稱為激磁)方式的不同又可分為他勵直流電動機、并勵直流電動機、串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后產(chǎn)生)的規(guī)律也不同。,返回,旋轉磁場,(1)產(chǎn)生 圖3表示最簡單的三相定子繞組AX、BY、CZ,它們在空間按互差120的規(guī)律對稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過三相對稱電流:隨著電流在定子繞組中通過,在三相定子繞組中就會產(chǎn)生旋轉磁場(圖4)。 (2)旋轉磁場的方向 旋轉磁場的方向是由三
7、相繞組中電流相序決定的,若想改變旋轉磁場的方向,只要改變通入定子繞組的電流相序,即將三根電源線中的任意兩根對調即可。這時,轉子的旋轉方向也跟著改變。,圖 4 旋轉磁場的形成,圖 3 三相異步電動機定子接線 當 =0時,AX繞組中無電流;為負,BY繞組中的電流從Y流入B1流出;為正,CZ繞組中的電流從C流入Z流出;由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖4(a)所示。 當 =120時,BY繞組中無電流;為正,AX繞組中的電流從A流入X流出;為負,CZ繞組中的電流從Z流入C流出;由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖4(b)所示。 當 =240時,CZ繞組中無電流;為負,AX繞組中的電流從X流入A流出;
8、為正,BY繞組中的電流從B流入Y流出;由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖4(c)所示。 可見,當定子繞組中的電流變化一個周期時,合成磁場也按電流的相序方向在空間旋轉一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化,產(chǎn)生的合成磁場也不斷地旋轉,因此稱為旋轉磁場。,圖3 三相異步電動機定子接線,(1)當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(定子旋轉磁動勢)并產(chǎn)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(jù)電磁感應原理,轉子導體產(chǎn)生感應電動勢并產(chǎn)生感應電流。 (3)根據(jù)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
9、,當電動機軸上帶機械負載時,便向外輸出機械能。,異步電機的工作原理,三相異步電機利用將電能轉化成機械能的感應原理。導線被置于電磁場內,受力的影響會讓它穿過磁場。在AC感應電機中,磁場被置于固定部分(定子)內。受電磁力影響的導體位于轉子內。 定子通常由3個成120電角度的相位繞組組成。通入三相交流電時,它們會在轉子的導線內產(chǎn)生電流。定子產(chǎn)生的磁場的相互作用和轉子內的載流導線使得轉子被定子磁場“拖”轉。,返回,異步電機是一種交流電機,其負載時的轉速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關系。還隨著負載的大小發(fā)生變化。負載轉矩越大,轉子的轉速越低。異步電機包括感應電機、雙饋異步電機和交流換向器電機。感應電機應
10、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異步電機。,1單相異步電動機,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,槽內嵌裝兩套空間互隔90電角度的主繞組(也稱運行繞組)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S或起動電容、運行電容等之后,再接入電源。 轉子為籠型鑄鋁轉子,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),使轉子導條短路成鼠籠型。,分相電動機定子繞組示意圖,單相凸極式罩極異步電動機結構示意圖,假設轉子的逆時針方向為正方向,看下圖,那么 轉子對正向磁場的轉差率為S+=(n1-n)/n1 轉子對反向磁場的轉差率為S-=(n1
11、-(-n)/n1=2-S+ 0|T-|; 0T+;S+=1時,T+=T-合成轉矩為0。,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、單相電容運轉異步電動機和單相雙值電容異步電動機,單相異步電動機的T-s曲線,返回,三相異步電動機,三相異步電動機的結構與單相異步電動機相似,其定子鐵心槽中嵌裝三相繞組(有單層鏈式、單層同心式和單層交叉式三種結構)。定子繞組成接入三相交流電源后,繞組電流產(chǎn)生的旋轉磁場,在轉子導體中產(chǎn)生感應電流,轉子在感應電流和氣隙旋轉磁場的相互作用下,又產(chǎn)生電磁轉柜(即異步轉柜),使電動機旋轉。,鼠籠型異步電動機,繞線型異步電動機,異步電動機的外部接線,三相
12、籠式異步電動機的部件圖,(1)電磁轉矩的產(chǎn)生,電磁力電磁轉矩T,T 與 n0 同方向。,工作原理示意圖,二、三相異步電動機的基本工作原理,(2)電動機轉速n和旋轉磁 場同步轉速n0的關系?,電機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致, 但 n n0,返回,永磁同步(PMSM),模擬結構圖,實物結構圖,定子,定子繞組一般制成多相(三、四、五相不等),通常為三相繞組。三相繞組沿定子鐵心對稱分布,在空間互差120度電角度,通入三相交流電時,產(chǎn)生旋轉磁場。,轉子,轉子采用永磁體,目前主要以釹鐵硼作為永磁材料。 采用永磁體簡化了電機的結構,提高了可靠性,又沒有轉子銅耗,提高電機的效率。,PMSM按轉子永磁體的
13、結構可分為兩種,(1)表面貼裝式(SM-PMSM),直交軸電感Ld和Lq相同 氣隙較大,弱磁能力小, 擴速能力受到限制,(2)內埋式(IPMSM),交直軸電感:LqLd 氣隙較小,有較好的 弱磁能力,返回,磁阻式同步電動機,磁阻同步電動機又稱為反應式同步電動機,這種電機的轉子本身沒有磁性,只是利用磁場中可移動部件企圖使磁路磁阻最小的原理,依靠轉子兩個正交方向磁阻的不同而產(chǎn)生轉矩,這種轉矩稱為磁阻轉矩或反應轉矩。 磁阻同步電動機由于結構簡單,成本低廉,獲得了較為廣泛的應用。磁阻同步電動機有單相的和三相的,功率從幾瓦到幾百瓦。,一、基本結構,二、工作原理,磁阻式同步電機結構圖,返回,磁滯同步電動機,磁滯同步電動機的轉子是用硬磁材料做成的,這種硬磁材料具有比
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