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电机家族人口大普查!简析各类电机用途

2017-11-14 09:53:27     来源:微电机世界网        

【大比特导读】人们常常感觉电机的分类十分复杂,今天,我们就以最有代表性的...

电机是传动以及控制系统中的重要组成部分。但是电机又可按用途可划分、起动与运行方式、工作电源种类、结构和工作原理等等不同的依据进行划分,所以人们常常感觉电机的分类十分复杂。今天,我们就以最有代表性、最常用、最基本的电机进行基本的分类。

首先旋转电机根据用途可以分为:控制电机、功率电机和信号电机。具体分类见下图:

电机1

功率电机

与控制电机不同,功率电机的用途比较单一,就是作为系统中机械能的“动力源”,为后续的机械执行机构提供机械功率。根据驱动方式不同,主要分为直流电机、异步电机和同步电机。

1、直流电机

直流电机是一种转换与直流电能有关的电机,亦是问世最早的电机。最早可追溯至19世纪末,其大致可分为有换向器和无换向器两大类。

直流电机在调速性和起动性上有无可比拟的优势,主要体现在调速范围广、调速方便、平滑、起动力矩大等方面。但是由于结构比较复杂,极易在运行时产生环火。

电机2

作为直流电动机,由于其优越的调速性,常应用于电力机车、城市地铁、城市电车等场合,也可用于快速可逆拖动系统,比如卷扬机、轧钢机。

2、异步电机

异步电动机又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。

电机3

异步电机具有结构简单,制造容易、运行可靠、效率较高、价格低廉、坚固耐用等优点。并且,异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性,从空载到满载范围内接近恒速运行,能满足大多数工农业生产机械的传动要求。

异步电机主要的缺点是:目前尚不能经济地在较大范围内平滑调速以及它必须从电网吸收滞后的无功功率。

主要用途

异步电机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。在电网的总负荷中,异步电动机用电量约占60%以上。

在异步电机中较为常见的是单相异步电机和三相异步电机,其中三相异步电机是异步电机的主体。而单相异步电机一般用于三相电源不方便的地方,大部分是微型和小容量的电机,在家用电器中应用比较多,例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。

3、同步电机

同步是相对异步而言,是指这种电机在正常工作时,电机的转速始终保持同步速不变。而不是像异步电机一样,转速随负载的变化而变化。

同步电机结构如下图:

电机4

同步电机的定子和异步电机的完全一样;但其转子有“凸极式”和“隐极式”两种。

电机5

隐极式是指转子磁极铁芯表面是个圆,气隙均匀。凸极式则是气隙不均匀。隐极式转子铁芯用整块合金锻造而成,适用于高转速的汽轮发电机,轴长、电机外径小,转子励磁线圈轧数少,导线粗,电流大。

主要用途

1.主要用作发电机,世界上的电力几乎全部由同步发电机发出。

2.用作电动机,其特点是可以通过调节励磁电流来改变功率因数。

3.调相机,将同步电机接于电网空载运行,称调相机。专门用于电网的无功补偿,以提高电网功率因数,改善电性能。

信号电机

信号电机是一类特殊的电机,它既不是作为控制执行器,也不是作为功率输出源,而是作为一类传感器来应用的。根据关注信号对象的不同,分为位置信号电机和速度信号电机。

4、位置信号电机

目前,最有代表性的位置信号电机:旋转变压器和感应同步器。

旋转变压器本质上是可以随意改变一次绕组和二次绕组耦合程度的变压器。其结构和绕线式异步电机相同,定子和转子各有两组相互垂直的分布绕组,转子绕组利用滑环和电刷与外电路联接。

电机6

当一次绕组励磁以后,二次绕组的输出电压和转子的转角成正弦、余弦、线性或者其他函数关系,可以用于计算装置中的坐标变换和三角运算,还可以在控制系统中作为角度数据传输和移相器使用。

感应同步器是一种高精度的位置或角度检测元件,有圆盘式和直线式两种。圆盘式感应同步器用来测量转角位置;而直线式感应同步器用来测量线位移。

5、速度信号电机

最有代表性的速度信号电机是测速发电机,其实质上是一种将转速变换为电信号的机电磁元件,其输出电压与转速成正比。

从工作原理上讲,它属于“发电机”的范畴。测速发电机在控制系统中主要作为阻尼元件、微分元件、积分元件和测速元件来使用。

电机7

测速发电机有直流和交流之分;而直流测速发电机又有他励和永磁之分,其结构和工作原理与小功率直流发电机相同,通常输出功率较小,作为计算元件时要求其输出电压的线性误差和温度误差低于一个上限。而交流测速发电机又有同步和异步之分;同步测速发电机包括:永磁式、感应式和脉冲式;异步测速发电机应用最广泛的是杯型转子异步测速发电机。

为了提高测速发电机的精确度和可靠性,目前,直流测速发电机出现了无刷结构的霍尔效应直流测速发电机。因为这种霍尔效应无刷直流测速发电机是一种无齿槽、无绕组的电机,所以它不会产生由于齿槽而存在的“齿槽谐波电势”,这种电机结构简单,便于小型化。

小结

实际上,随着电机制造技术的不断发展和相互融合,各种旋转电机的性能都逐渐“交叉化”和“特殊化”。

对各种旋转电机进行极其详细地分类是不可能的,因为许多新型旋转电机都是许多电机工作原理和许多电机制造技术高度统一的有机体。

因此,对于电机种类划分的了解,只要能根据行业实际应用挑选合适的驱动方式和输出性能特性的电机即可。

本文由大比特资讯收集整理(www.big-bit.com)

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