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防爆電機

電動機的分類及應用

发布时间：2022-05-31 10:18:00 点击：

起重電機專業生産廠家無錫宏達2022年5月31日訊 電機，也稱電動機（俗稱馬達），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。它的主要作用是産生驅動轉矩，作爲用電器或各種機械的動力源。電動機被廣泛應用的推動力來自直流電動機的問世，在1870年時比利時的工程師格拉姆發明了這種實用機械，並把它大量制造出來，而後還不斷的對電動機的效率進行提高。電動機的另一個研究單位德國西門子也在努力研究，幾乎也是在格拉姆成功的同一時間，西門子推出了電機車，這個不燒油的車在柏林工業展覽會上獲得一片喝彩聲。

交流電動機的發明是由美國發明家特斯拉完成的，最早的交流電動機根據電磁感應原理設計，結構比起直流電動機更爲簡單，同時也比起只能使用在電車上的直流電動機用途更廣泛，它的發明讓電動機真正進入了家庭電器領域。交流電動機問世之後，同步電動機、串激電動機、交流換向器電動機等也逐步被人們發明出來，並投入實際的生産，爲人們的生活提供更多便利。電動機的發明和應用對人類來說具有極大的意義，可以說它爲人類生活帶來了翻天覆地的變化

一、電動機的分類

1.1 電動機的分類

電動機按工作電源種類劃分：可分爲直流電機和交流電機。

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。

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、並勵直流電動機、他勵直流電動機和複勵直流電動機。

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钴永磁直流電動機。其中交流電機還可分：同步電機和異步電機。

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。

異步電機可劃分：感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機可劃分：

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：單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。

二、分类電機的特点及应用场合

2.1直流電動機　　

直流電動機是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。

2.1.1无刷直流電動機

无刷直流電動機是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。

无刷直流電動機由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。

位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。

采用磁敏式位置传感器的无刷直流電動機，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。

采用光电式位置传感器的无刷直流電動機，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。

采用电磁式位置传感器的无刷直流電動機，是在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。

2.1.2永磁式直流電動機

永磁式直流電動機也由定子磁极、转子、电刷、外壳等组成，定子磁极采用永磁体（永久磁钢），有铁氧体、铝镍钴、钕铁硼等材料。按其结构形式可分为圆筒型和瓦块型等几种。录放机中使用的电多数为圆筒型磁体，而电动工具及汽车用电器中使用的电动机多数采用专块型磁体。

转子一般采用硅钢片叠压而成，较电磁式直流電動機转子的槽数少。录放机中使用的小功率电动机多数为3槽，较高档的为5槽或7槽。漆包线绕在转子铁心的两槽之间（三槽即有三个绕组），其各接头分别焊在换向器的金属片上。电刷是连接电源与转子绕组的导电部件，具备导电与耐磨两种性能。永磁电动机的电刷使用单性金属片或金属石墨电刷、电化石墨电刷。

录放机中使用的永磁式直流電動機，采用电子稳速电路或离心式稳速装置。

2.1.3电磁式直流電動機

电磁式直流電動機电磁式直流電動機由定子磁极、转子（电枢）、换向器（俗称整流子）、电刷、机壳、轴承等构成。

电磁式直流電動機的定子磁极（主磁极）由铁心和励磁绕组构成。根据其励磁（旧标准称为激磁）方式的不同又可分为串励直流電動機、并励直流電動機、他励直流電動機和复励直流電動機。因励磁方式不同，定子磁极磁通（由定子磁极的励磁线圈通电后产生）的规律也不同。

串励直流電動機的励磁绕组与转子绕组之间通过电刷和换向器相串联，励磁电流与电枢电流成正比，定子的磁通量随着励磁电流的增大而增大，转矩近似与电枢电流的平方成正比，转速随转矩或电流的增加而迅速下降。其起动转矩可达额定转矩的5倍以上，短时间过载转矩可达额定转矩的4倍以上，转速变化率较大，空载转速甚高（一般不允许其在空载下运行）。可通过用外用电阻器与串励绕组串联（或并联）、或将串励绕组并联换接来实现调速。

并励直流電動機的励磁绕组与转子绕组相并联，其励磁电流较恒定，起动转矩与电枢电流成正比，起动电流约为额定电流的2.5倍左右。转速则随电流及转矩的增大而略有下降，短时过载转矩为额定转矩的1.5倍。转速变化率较小，为5%~15%。可通过消弱磁场的恒功率来调速。

他励直流電動機的励磁绕组接到独立的励磁电源供电，其励磁电流也较恒定，起动转矩与电枢电流成正比。转速变化也为5%~15%。可以通过消弱磁场恒功率来提高转速或通过降低转子绕组的电压来使转速降低。

复励直流電動機的定子磁极上除有并励绕组外，还装有与转子绕组串联的串励绕组（其匝数较少）。串联绕组产生磁通的方向与主绕组的磁通方向相同，起动转矩约为额定转矩的4倍左右，短时间过载转矩为额定转矩的3.5倍左右。转速变化率为25%~30%（与串联绕组有关）。转速可通过消弱磁场强度来调整。

2.2交流電動機

2.2.1 交流同步電動機

交流同步電動機是一种恒速驱动电动机，其转子转速与电源频率保持恒定的比例关系，被广泛应用于电子仪器仪表、现代办公设备、纺织机械等。

2.2.1.1．永磁同步電動機

永磁同步電動機屬于異步啓動永磁同步電動機，其磁場系統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子的內部，按所需的極數裝鑲有永磁體的磁極。定子結構與異步電動機類似。

當定子繞組接通電源後，電動機以異步電動機原理起動動轉，加速運轉至同步轉速時，由轉子永磁磁場和定子磁場産生的同步電磁轉矩（由轉子永磁磁場産生的電磁轉矩與定子磁場産生的磁阻轉矩合成）將轉子牽入同步，電動機進入同步運行。

磁阻同步電動機磁阻同步電動機也稱反應式同步電動機，是利用轉子交軸和直軸磁阻不等而産生磁阻轉矩的同步電動機，其定子與異步電動機的定子結構類似，只是轉子結構不同。

2.2.1.2．磁阻同步電動機

同籠型異步電動機演變來的，爲了使電動機能産生異步起動轉矩，轉子還設有籠型鑄鋁繞阻。轉子上開設有與定子極數相對應的反應槽（僅有凸極部分的作用，無勵磁繞組和永久磁鐵），用來産生磁阻同步轉矩。根據轉子上反應槽的結構的不同，可分爲內反應式轉子、外反應式轉子和內外反應式轉子，其中，外反應式轉子反應槽開地轉子外圓，使其直軸與交軸方向氣隙不等。內反應式轉子的內部開有溝槽，使交軸方向磁通受阻，磁阻加大。內外反應式轉子結合以上兩種轉子的結構特點，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爲單相電容運轉式、單相電容起動式、單相雙值電容式等多種類型。

2.2.1.3．磁滯同步電動機

磁滯同步電動機是利用磁滯材料産生磁滯轉矩而工作的同步電動機。它分爲內轉子式磁滯同步電動機、外轉子式磁滯同步電動機和單相罩極式磁滯同步電動機。

內轉子式磁滯同步電動機的轉子結構爲隱極式，外觀爲光滑的圓柱體，轉子上無繞組，但鐵心外圓上有用磁滯材料制成的環狀有效層。

定子繞組接通電源後，産生的旋轉磁場使磁滯轉子産生異步轉矩而起動旋轉，隨後自行牽入同步運轉狀態。在電動機異步運行時，定子旋轉磁場以轉差頻率反複地磁化轉子；在同步運行時，轉子上的磁滯材料被磁化而出現了永磁磁極，從而産生同步轉矩。

2.2.2 交流異步電動機

交流異步電動機是领先交流电压运行的电动机，广泛应用于电风扇、电冰箱、洗衣机、空调器、电吹风、吸尘器、油烟机、洗碗机、电动缝纫机、食品加工机等家用电器及各种电动工具、小型机电设备中。

電機的轉速（轉子轉速）小于旋轉磁場的轉速，從而叫爲異步電機。它和感應電機基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s爲轉差率，ns爲磁場轉速，n爲轉子轉速。

基本原理：

(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産生的三相磁動勢（定子旋轉磁動勢）並産生旋轉磁場。

(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,轉子導體産生感應電動勢並産生感應電流。

(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。

2.2.2.1 單相異步電動機