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电动机类型及如何选择电动机
一、电机(即马达)的定义:电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。 电动机也 俗称马达) ,在电路中用字母“M”(旧标准用“D”)表示。它的主要作用是产 生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。 发电机在电路中用字母“G”表 示。它的主要作用是利用机械能转化为电能 。按工作电源种···

一、电机(即马达)的定义:

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。 电动机也 俗称马达) ,在电路中用字母“M”(旧标准用“D”)表示。它的主要作用是产 生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。 发电机在电路中用字母“G”表 示。它的主要作用是利用机械能转化为电能 。
按工作电源种类划分:可分为直流电机 交流电机。
1.按工作电源种类划分:可分为直流电机和交流电机。 直流电动机按工作原理可划分:无刷直流电动机和有刷直流电动机。

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  1. 直流电动机按工作原理可划分:无刷直流电动机和有刷直流电动机。 其中交流电机还可分:单相电机和三相电机

  2. 其中交流电机还可分:单相电机和三相电机。 按结构和工作原理划分:可分为直流电动机、 交流)异步电动机、

  3. 按结构和工作原理划分:可分为直流电动机、 交流)异步电动机、 交 ( ( 同步电动机。 流)同步电动机。

  4. 控制用电动机又划分:步进电动机和伺服电动机等。步进电机是一种把电脉冲信号转变成直线位移或角位移的元件, 每输入一个 脉冲,步进电机就前进一步.因此,其直线位移或角位移与脉冲数成正比;线速 度或转速与脉冲频率成正比.它广泛用于数控机床,绘图机,轧钢机的自动控制 及自动记录仪表中. 步进电动机的种类很多.按运动方式可分为旋转运动,直线运动和平面运动 等几种;按工作原理可分反应式,永磁式和永磁感应式几种. 异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。

同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。
2.无刷直流电动机
2.1 直流无刷电机的优越性 直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供 额定转矩的性能,但直流电机的优点也正是它的缺点,因为直流电机要产生额定 负载下恒定转矩的性能,则电枢磁场与转子磁场须恒维持 90°,这就要藉由碳 刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件 损坏之外,使用场合也受到限制。交流电机没有碳刷及整流子,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。
2.2 直流无刷电机的控制结构 直流无刷电机是同步电机的一种, 直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器), 控制定子旋转磁场 的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正, 以期达到接近直流电机特 性的方式。 也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控 制电机转子维持一定的转速。
二、电机用途
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1、伺服电动机
伺服电动机广泛应用于各种控制系统中,能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量,拖动被控制元件,从而达到控制目的。伺服电动机有直流和交流之分,最早的伺服电动机是一般的直流电动机,在控制精度不高的情况下,才采用一般的直流电机做伺服电动机。目前的直流伺服 电动机从结构上讲,就是小功率的直流电动机,其励磁多采用电枢控制和磁场控制,但通常采用电枢控制。
2、步进电动机
主要应用在数控机床制造领域,由于步进电动机不需要A/D转换,能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移,所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。除了在数控机床上的应用,步进电机也可以用在其他的机械上,比如作为自动送料机中的马达,作为通用的软盘驱动器的马达,也可以应用在打印机和绘图仪中。
3、力矩电动机
力矩电动机具有低转速和大力矩的特点。 一般在纺织工业中经常使用交流力矩电动机,其工作原理和结构和单相异步电动机的相同。
4、开关磁阻电动机
开关磁阻电动机是一种新型调速电动机,结构极其简单且坚固,成本低,调 速性能优异,是传统控制电动机强有力竞争者,具有强大的市场潜力。
5、无刷直流电动机
无刷直流电动机的机械特性和调节特性的线性度好,调速范围广,寿命长, 维护方便噪声小,不存在因电刷而引起的一系列问题,所以这种电动机在控制系 统中有很大的应用。
6、直流电动机
直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点,所以目前直 流电动机的应用仍然很广泛,尤其在可控硅直流电源出现以后。
7、异步电动机
异步电动机具有结构简单, 制造、 使用和维护方便, 运行可靠以及质量较小, 成本较低等优点。 异步电动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。 在家用电器中应用比较多,例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。
8、同步电动机
同步电动机主要用于大型机械,如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机 以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件。其中三相同步电动机是其主体。此 外,还可以当调相机使用,向电网输送电感性或者电容性无功功率
9、减速电机
减速电机是指减速机和电机(马达)的集成体。这种集成体通常也可称为齿轮减速马达或齿轮电机。
优点:
a、减速电机结合国际技术要求制造,具有很高的科技含量。
b、节省空间,可靠耐用,承受过载能力高,功率可达 95KW 以上。
c、能耗低,性能优越,减速机效率高达 95%以上。
三、选型的基本方法

  1. 电机参数:要先了解电机的规格型号、功能特性、防护型式、额定电压、 额定电流、额定功率、电源频率、绝缘等级等。这些内容基本能给用户正确选择 保护器提供了参考依据。

  2. 环境条件:主要指常温、高温、高寒、腐蚀度、震动度、风沙、海拔、 电磁污染等。

  3. 电机用途:主要指拖动机械设备要求特点,如风机、水泵、空压机、车 床、油田抽油机等不同负载机械特性。

  4. 控制方式:控制模式有手动、自动、就地控制、远程控制、单机独立运 行、生产线集中控制等情况。启动方式有直接、降压、星角、频敏变阻器、变频 器、软起动等。

  5. 其他方面:用户对现场生产监护管理情况,非正常性的停机对生产影响 的严重程度等。

伺服:一词源于希腊语“奴隶”的意思。

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四、各式电机的区别
1、交流电机跟直流电机有什么区别?
驱动电源的种类不同,交流电机是交流,直流电机是直流。交流电机是定子所形成的旋转磁场在转子上感应出电势后产生的旋转动力。转速一般是固定的转速。小到家用冰箱洗衣机吸尘器,大到机床等等,都使用交流电机。直流电机的定子是一个固定磁场,直流电通过转子的电刷在其周围形成变化的磁场,从而在定子内转动。在工业企业中,由于直流电源相对比较可靠,直流电机一般用于要求能够可靠运行的备用机械或保安机械; 而由于直流电机随着输入电压的变动转速也能变动,所以需要经常调速的地方采用直流电机也不少,如,铣床,刨床,电动车、地铁列车等等。由于交流比较容易获得,比较容易输送,所以目前我们所使用的电动机械大 部分都是交流电机驱动的,交流电机应用更广泛一些。无刷直流电机,定子是旋转磁场,拖着转子磁场转动; 交流同步电机,也是定子旋转磁场拖着转子磁场转动;
2、步进电机和交流伺服电机性能比较
步进电机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势, 运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机 作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用 性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。
a控制精度不同
两相混合式步进电机步距角一般为 3.6°、 1.8°, 五相混合式步进电机步距角 一般为 0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产 的 一 种 用 于慢 走 丝 机 床 的 步 进 电 机 , 其 步 距 角 为 0.09° ; 德 国 百 格 拉 公 司 (BERGER LAHR) 生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为 1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了两相和五相混 合式步进电机的步距角。
交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。 以松下全数字式交流伺服电机为例,对于带标准 2500 线编码器的电机而言,由于驱动器内部采 用了四倍频技术,其脉冲当量为 360°/10000=0.036°。对于带 17 位编码器的电机而 言 , 驱 动 器 每 接 收 217=131072 个 脉 冲 电 机 转 一 圈 , 即其 脉 冲 当 量 为 360°/131072=9.89 秒。是步距角为 1.8°的步进电机的脉冲当量的 1/655。
b低频特性不同
步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原 理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。 当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动 器上采用细分技术等。交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机 能(FFT) ,可检测出机械的共振点,便于系统调整。
c矩频特性不同
步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以 其最高工作转速一般在 300~600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额 定转速(一般为 2000RPM 或 3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定转速 以上为恒功率输出。
e过载能力不同
步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载 能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选取较大转矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象。
f运行性能不同
步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现 象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号 进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现 象,控制性能更为可靠。
g速度响应性能不同
步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要 200~400 毫秒。 交流伺服系统的加速性能较好,以松下MSMA 400W 交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速 3000RPM 仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。
3、异步电动机与同步电动机的概念分别是什么?它们有什么区别?
同步电机就是靠励磁电流运行的,如果没有励磁,电机就是异步的。同步电机就是靠励磁电流运行的,如果没有励磁,电机就是异步的。励磁是加在转子上的直流系统,它的旋转速度和极性与定子是一致的,如果励磁出现问题,电动机就会失步,调整不过来,触发保护“励磁故障”电动机跳闸说的白一点,励磁电流就是同步电机转子中流过的电流(有了这个电流,使转子相当于一个电磁铁,有 N 极和 S 极),在正常运行时,这个电流是由外部加在转子上的直流电压产生的。以前这个直流电压是由直流电动机供给,现在大多是由可控 硅整流后供给。我们通常把可控硅整流系统称为励磁装置。异步机就是电机的转 子转动的速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一致,有一个差值(不同步)。我们叫转差。这个转差与定子所产生的旋转磁场的转速的比率叫转差率。同步机与异步机的区别在于: 异步机只是在定子侧加上电压 同步机与异步机的区别在于从供电方面说,(也有转子上加电压的) ,而同步机要在定子和转子上都加上电压。也就是说异 步机是单边励磁,同步机是双边励磁。 从转速方面说,异步机的转速只与负荷 大小有关(当然有一定的范围),而同步机的转速只与电网的频率有关。从结构上说,同步电机与异步机转子的构造也不一样。异步机的转子是有夕钢片和铝条 (或夕钢片和线圈组成),而同步机一般由数块磁钢和线圈组成(也有隐极式的不太一样)当然还有许多差别,如工艺要求、设计问题等等。
同步和异步都是指电机的转速与电源频率的关系。
同步是指电机的转速与电源交流电的频率同步,与电机的负荷无关异步是指电机的转速与电源交流电的频率不同步,与电机的负荷有关。从应用上分,同步电机用于对转速要求严格的场合,价格也很贵。而异步电机普遍使用在一般场合,价格低廉。