电机的分类1直流电机与交流电机

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年稀土科技成果推介会暨学术交流会上,中国工程院院士李卫指出工业类电机已取代磁选和扬声器,成为稀土永磁材料最大应用领域。找磁材将针对电机及磁性材料在电机中的应用进行系列介绍,带您熟悉和了解电机知识和电机行业。

电机根据外部电源类型的不同可分为直流电机和交流电机两大类。直流电机使用直流电做为电源;而交流电机则是使用交流电做为电源。

直流电就是大小和方向不会随着时间变化的电流,比如干电池还有光伏电池板发出来的电都是直流电。交流电就是强度与方向都随时间做周期性变化的交变电流,简称交流电,我们的家用电源就是交流电。结构与原理

直流电机是磁场不动,导体在磁场中运动;交流电机是磁场旋转运动,而导体不动。

直流电机

直流电动机分为定子绕组和转子绕组,当通直流电时定子绕组产生固定极性的磁场,转子通直流电在磁场中受力旋转。直流电机通的是直流电,不会直接产生旋转磁场,它依靠随转子转动的换向器来改变进入转子的电流方向,使转子定子间的磁场的极性一直相反,这样转子才能转动。直流电机原理简单但构造复杂。

直流电机根据定子使用的材料可分为电磁直流电机和永磁直流电机。

电磁直流电机——定子磁极由铁芯和励磁绕组组成,根据其励磁方式的不同又可分为他励直流电机、并励直流电机、串励直流电机和复励直流电机。铁芯材料一般选用硅钢片叠成。励磁方式是指使电磁铁在线圈中通电而产生磁场的方式,串励和并励的通电电源都和电枢电源一样,只不过采用串联或并联两种不同接线方式;而他励的通电电源是独立于电枢电源的。永磁直流电机——定子磁极采用永磁体,如铁氧体、铝镍钴及钕铁硼永磁等,定子自带磁场,无需励磁。

直流电机根据是否载有电刷还可分为直流有刷电机和直流无刷电机。(后续会有文章做详细介绍)

交流电机

交流电动机在工作时,不通过换向,而是通过改变定子磁场方向的方式保证转子持续转动。对于交流电机来说定子磁场不是固定不变的,而是按照一定的规律在旋转,所以能够保证转子绕组受到的电磁力方向不变。在交流电机的定子上通上三相对称交流电,定子不动,通过电流的变化就能产生旋转的合成磁场,这个磁场像一个绕着定子旋转的磁铁。转子闭合线圈通电后产生磁场,定子的磁场转动会带着里面的转子磁场转动,于是交流电机的转子就转起来了。

根据定子绕组的排布方式不同,交流电机又可分为单相交流电机和三相交流电机。

根据定子磁场与转子旋转的速度关系,交流电机又可分为同步交流电机和异步交流电机。其中异步电机根据转子的形态可分为鼠笼式和绕线式两种。

小结:直流、交流电动机的工作原理都是电磁感应定律,但是两者也有不同之处,可以通过两者启动方式的不同来理解。直流电动机转子转动(电枢绕组运动或者受力)是因为通电的电枢绕组在磁场里受到电磁力,所以前提是电枢中有电流,所以直流电动机要想启动需要有电枢电流,即给转子通电;而交流电动机启动时只要对定子通入交流电,就会产生一个旋转磁场,这个磁场由于是运动的,所以转子绕组会感应出电动势,只要转子绕组能够形成闭合回路,就会产生电流,就会感应出电磁力拖动转子进行转动,所以交流电动机转子运动的前提是磁场在旋转。

性能的优缺点

直流电机

优点:在控速方面比较简单,只须控制电压大小即可控制转速,在调速性能要求较高的大型设备,比如轧钢机上都采用直流电动机拖动。直流电机的速度稳定,转速控制精准,所以在对转速要求严格的条件下优选直流电机。

缺点:存在着直流换向问题,结构复杂,维护检修不方便。有刷电机以碳刷作为电流换向器,需要定期清理炭刷磨擦所产生的污物,维护成本较高。无刷电机少了碳刷与轴的摩擦因此较省电也比较安静,但制作难度较高、价格也较高。此外直流电机不宜在高温、易燃等环境下操作。

在价格上面,功率相同的直流电机价格高于交流电机

交流电机

优点:可以在高温、易燃等环境下操作,没有碳刷及整流子,免维护、坚固、应用广,但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到。

缺点:控速上比较困难,因为控制交流电机转速必须要控制交流电的频率(或使用感应马达,用增加内部阻力的方式,在相同交流电的频率下降低电机转速)。

以上就是电机根据电源不同的分类,下周将为大家介绍电机的其他分类,敬请期待~




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