【E課堂】電機的基礎知識和介紹

　　electric machinery　 指的是使可以機械能轉化為電能、電能轉化為機械能的一切機器。特指發(fā)電機、電能機、電動(dòng)機。

　　電動(dòng)機與電機學(xué)概念

　　(electric machine and electric machine theory concept)

　　電機定義：是指依據電磁感應定律實(shí)現電能的轉換或傳遞的一種電磁裝置。

　　電動(dòng)機也稱(chēng)電機(俗稱(chēng)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(chǎn)生驅動(dòng)轉矩，作為用電器或各種機械的動(dòng)力源。

　　電動(dòng)機的種類(lèi)

　　1.按工作電源分 根據電動(dòng)機工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機和交流電動(dòng)機。其中交流電動(dòng)機還分為單相電動(dòng)機和三相電動(dòng)機。

　　2.按結構及工作原理分 根據電動(dòng)機按結構及工作原理的不同，可分為直流電動(dòng)機，異步電動(dòng)機和同步電動(dòng)機。

　　同步電動(dòng)機還可分為永磁同步電動(dòng)機、磁阻同步電動(dòng)機和磁滯同步電動(dòng)機。

　　異步電動(dòng)機可分為感應電動(dòng)機和交流換向器電動(dòng)機。感應電動(dòng)機又分為三相異步電動(dòng)機、單相異步電動(dòng)機和罩極異步電動(dòng)機等。交流換向器電動(dòng)機又分為單相串勵電動(dòng)機、交直流兩用電動(dòng)機和推斥電動(dòng)機。

　　直流電動(dòng)機按結構及工作原理可分為無(wú)刷直流電動(dòng)機和有刷直流電動(dòng)機。有刷直流電動(dòng)機可分為永磁直流電動(dòng)機和電磁直流電動(dòng)機。電磁直流電動(dòng)機又分為串勵直流電動(dòng)機、并勵直流電動(dòng)機、他勵直流電動(dòng)機和復勵直流電動(dòng)機。永磁直流電動(dòng)機又分為稀土永磁直流電動(dòng)機、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機。

　　3.按起動(dòng)與運行方式分類(lèi) 根據電動(dòng)機按起動(dòng)與運行方式不同，可分為電容起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機、電容運轉式單相異步電動(dòng)機、電容起動(dòng)運轉式單相異步電動(dòng)機和分相式單相異步電動(dòng)機。

　　4.按用途分類(lèi) 可分為驅動(dòng)用電動(dòng)機和控制用電動(dòng)機。

　　驅動(dòng)用電動(dòng)機又分為電動(dòng)工具(包括鉆孔、拋光、磨光、開(kāi)槽、切割、擴孔等工具)用電動(dòng)機、家電(包括洗衣機、電風(fēng)扇、電冰箱、空調器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等)用電動(dòng)機及其它通用小型機械設備(包括各種小型機床、小型機械、醫療器械、電子儀器等)用電動(dòng)機。

　　控制用電動(dòng)機又分為步進(jìn)電動(dòng)機和伺服電動(dòng)機等。

　　5.按轉子的結構分類(lèi) 根據電動(dòng)機按轉子的結構不同，可分為籠型感應電動(dòng)機(舊標準稱(chēng)為鼠籠型異步電動(dòng)機)和繞線(xiàn)轉子感應電動(dòng)機(舊標準稱(chēng)為繞線(xiàn)型異步電動(dòng)機)。

　　6.按運轉速度分類(lèi) 根據電動(dòng)機按運轉速度不同，可分為高速電動(dòng)機、低速電動(dòng)機、恒速電動(dòng)機、調速電動(dòng)機。

　　低速電動(dòng)機又分為齒輪減速電動(dòng)機、電磁減速電動(dòng)機、力矩電動(dòng)機和爪極同步電動(dòng)機等。

　　調速電動(dòng)機除可分為有級恒速電動(dòng)機、無(wú)級恒速電動(dòng)機、有級變速電動(dòng)機和無(wú)級變速電動(dòng)機外，還可分為電磁調速電動(dòng)機、直流調速電動(dòng)機、PWM變頻調速電動(dòng)機和開(kāi)關(guān)磁阻調速電動(dòng)機。

　　異步電動(dòng)機的轉子轉速總是略低于旋轉磁場(chǎng)的同步轉速。

　　同步電動(dòng)機的轉子轉速與負載大小無(wú)關(guān)而始終保持為同步轉速。

　　一.直流電動(dòng)機

　　直流電動(dòng)機是依靠直流工作電壓運行的電動(dòng)機，廣泛應用于收錄機、錄像機、影碟機、電動(dòng)剃須刀、電吹風(fēng)、電子表、玩具等。

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

　　電磁式直流電動(dòng)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(chēng)為激磁)方式的不同又可分為串勵直流電動(dòng)機、并勵直流電動(dòng)機、他勵直流電動(dòng)機和復勵直流電動(dòng)機。因勵磁方式不同，定子磁極磁通(由定子磁極的勵磁線(xiàn)圈通電后產(chǎn)生)的規律也不同。

　　串勵直流電動(dòng)機的勵磁繞組與轉子繞組之間通過(guò)電刷和換向器相串聯(lián)，勵磁電流與電樞電流成正比，定子的磁通量隨著(zhù)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(dòng)轉矩可達額定轉矩的5倍以上，短時(shí)間過(guò)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運行)?？赏ㄟ^(guò)用外用電阻器與串勵繞組串聯(lián)(或并聯(lián))、或將串勵繞組并聯(lián)換接來(lái)實(shí)現調速。

　　并勵直流電動(dòng)機的勵磁繞組與轉子繞組相并聯(lián)，其勵磁電流較恒定，起動(dòng)轉矩與電樞電流成正比，起動(dòng)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(shí)過(guò)載轉矩為額定轉矩的1.5倍。轉速變化率較小，為5%~15%?？赏ㄟ^(guò)消弱磁場(chǎng)的恒功率來(lái)調速。

　　他勵直流電動(dòng)機的勵磁繞組接到獨立的勵磁電源供電，其勵磁電流也較恒定，起動(dòng)轉矩與電樞電流成正比。轉速變化也為5%~15%?？梢酝ㄟ^(guò)消弱磁場(chǎng)恒功率來(lái)提高轉速或通過(guò)降低轉子繞組的電壓來(lái)使轉速降低。

　　復勵直流電動(dòng)機的定子磁極上除有并勵繞組外，還裝有與轉子繞組串聯(lián)的串勵繞組(其匝數較少)。串聯(lián)繞組產(chǎn)生磁通的方向與主繞組的磁通方向相同，起動(dòng)轉矩約為額定轉矩的4倍左右，短時(shí)間過(guò)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(lián)繞組有關(guān))。轉速可通過(guò)消弱磁場(chǎng)強度來(lái)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(dòng)接觸，為轉子繞組提供電樞電流。電磁式直流電動(dòng)機的電刷一般采用金屬石墨電刷或電化石墨電刷。 轉子的鐵心采用硅鋼片疊壓而成，一般為12槽，內嵌12組電樞繞組，各繞組間串聯(lián)接后，再分別與12片換向片連接。

　　2.永磁式直流電動(dòng)機

　　永磁式直流電動(dòng)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。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(dòng)工具及汽車(chē)用電器中使用的電動(dòng)機多數采用專(zhuān)塊型磁體。

　　轉子一般采用硅鋼片疊壓而成，較電磁式直流電動(dòng)機轉子的槽數少。錄放機中使用的小功率電動(dòng)機多數為3槽，較高檔的為5槽或7槽。漆包線(xiàn)繞在轉子鐵心的兩槽之間(三槽即有三個(gè)繞組)，其各接頭分別焊在換各器的金屬片上。電刷是連接電源與轉子繞組的導電部件，具備導電與耐磨兩種性能。永磁電動(dòng)機的電刷使用單性金屬片或金屬石墨電刷、電化石墨電刷。