淺談不同類型的DC電機和交流電機的特點

在各種需要電力的電子電氣產品中，從個人護理產品到工業設備都需要電機來驅動。電機可以簡單地分為DC電機和交流電機。這里綜合一些電機信息，供大家參考。

一、同步電機與異步電機

1.轉子轉速與定子旋轉磁場相同，為同步電機；

2.轉子轉速與定子旋轉磁場相同，為異步電機。

注意：只有交流電機才有同步和異步的概念。

噸微型DC電機

1）同步電機

原理：轉子和定子的旋轉磁極由沿磁路最短方向行進的磁場一一對應，所以轉子的轉速與旋轉磁場的轉速相同；

特點：同步電機無論是用作電動機還是發電機，轉速和交流頻率都是嚴格恒定的，電機的轉速是恒定的，不會受負載變化的影響。

2）異步電機

原理：電機靠感應運動。定子的旋轉磁場切割鼠籠，使其產生感應電流，電流受力后轉子旋轉。注意：電機的轉速和定子磁場的轉速必須有速度差，才能形成磁場切割鼠籠，產生感應電流；

特點：電機的轉子繞組不需要接其他電源，其定子電流直接取自交流電力系統。該電機結構簡單，制造、使用和維護方便，可靠性高，重量輕，成本低。

3.同步電機與異步電機的區別

同步電機可以發出無功功率，同時吸收無功功率；異步電機只能吸收無功功率。

同步電機轉速與交流工頻50Hz電流同步；異步電機的速度滯后，如下表所示。

同步電機的電流同相超前于電壓，即同步電機為容性負載。

當同步電機通電時，電機的轉子勵磁繞組是靜止的，因此同步電機不能直接啟動。

4.永磁、電磁、感磁定/轉子

永磁DC電機：以永磁體為材料；

電磁：通電線圈；

磁感應：無電的封閉繞組和鼠籠。

在大多數情況下，永久磁鐵和永久磁鐵是可以互換的。三相同步電機常用于轉子有電磁和永磁體，而磁感應只有在需要旋轉磁場時才能使用。

5. 有刷直流電機與無刷直流電機

有刷DC電機和無刷DC電機有很大的區別，前文已經介紹過，下面重點介紹。

二、電機的分類

我們把電機分為DC電機和交流電機，即DC電機由DC電機驅動；交流電機由交流電機驅動。將詳細講解這兩類電機的結構、調速方式和特點。

tf有刷DC電機

1. 直流電機

1）有刷直流電機

DC運動結構

轉子：轉子上有銅線繞組；

定子：采用永磁或電磁，勵磁方式有串聯勵磁、并聯勵磁、他勵和復合勵磁。

開始。

只要使用DC，DC電機就可以旋轉。

反轉模式

永磁電機通過換向器和電刷之間的摩擦接觸改變定子或轉子電流的方向。

調速模式

DC電機的調速方法是所有電機中最簡單的?？梢酝ㄟ^調節轉子的電壓來調節。如果需要精確調速，可以加編碼器。

優缺點

有刷DC電機具有起動轉矩大、調速方便、成本低等優點。但由于換向器安裝在電機的轉子上，在運轉過程中會不斷與電刷發生摩擦，因此其使用壽命比磁鐵短。像一些高端應用一樣，有刷DC電機不能滿足。較大的有刷DC電機還需要定期維護/更換碳刷，因此維護工作量太大。

2）無刷直流電機

DC運動結構

轉子：永磁結構

定子：繞組，霍爾傳感器

開始。

行駛途中的地面

反轉模式

電子換向，無刷DC電機沒有電刷和換向器，電子換向是通過霍爾傳感器實現的，這也是無刷DC電機名字的由來。

速度控制模式

通常使用六個MOSFET作為全橋電路，并將控制電路和驅動電路結合在一起。硬件一般包括以下幾個部分：全橋驅動電路、霍爾反饋電路、電流采樣電路等。在軟件實現中，可以使用方波或正弦波(PMSM)進行控制。

優缺點

無刷DC電機轉速高，使用壽命長，幾乎彌補了無刷DC電機的所有缺點。但是，無刷DC電機成本高，速度控制復雜，所以除非有刷DC電機的參數不能滿足，一般使用有刷DC電機。

換向器/電刷

2. 交流電機

1）單相交流串勵電機

電機結構

轉子定子。

啟動模式

就像DC發動機一樣，通電后它就能運轉。

反轉模式

改變定子/轉子線圈連接。

調速模式

通過調節電壓來調節速度。

優勢

這種電機既可以用交流電機，也可以用DC電機，它具有許多類似于DC電機的優點，如轉速高、起動轉矩大、體積小、重量輕、不易堵轉、適用電壓范圍廣等。

2）單相交流異步電機

電機結構

轉子(鼠籠式)；

定子：運行繞組和起動繞組。

開始。

該電機可以通過三種方式啟動：

(a)電機起動繞組參與運行，運行速度保持恒定值；

(b)電動機的起動繞組不參與運行。啟動后，離心開關斷開啟動繞組，但電機繼續與運行繞組線圈一起工作；

(c)電動機起動繞組串聯大容量電容器起動，起動后串聯小容量電容器運行。

反轉模式

單相電機有兩組線圈，一個公共端，一個運行端和一個起動端，電容器連接在運行端和起動端之間。

(a)當電源連接到公共端和運行端時，電機正轉；

(b)當電源連接到公共端子和啟動端子時，電機反轉；

只有運行線圈和起動線圈截面積相同的單相可逆電機才能正反轉，否則不能帶負荷旋轉。

調速模式

(a)串聯反應器速度調節；

(b)電機繞組內部抽頭的速度調節；

交流晶閘管速度調節；

(d)變頻器速度調節；

變極調速。

優勢

一般運行繞組的DC電阻為幾，而起動繞組的DC電阻為幾~幾。

3）單相交流罩極電機

電機結構

鼠籠式轉子；

定子：運行繞組和閉鎖回路。

開始。

通電后可以旋轉。

反轉模式

不減刑。

調速模式

調整電壓和速度。

優勢

根據電機定子形狀和結構的不同，可分為凸極罩極電機和隱極罩極電機。

4）電阻分相式電機

電機結構

鼠籠式轉子；

定子：大繞組和小繞組。

開始。

通電后可以旋轉。

反轉模式

改變定子主繞組或輔助繞組的接入方向。

調速模式

無法調整速度。

5）三相異步電機

電機結構

鼠籠式轉子；

定子：繞組。

開始。

星形啟動和降壓啟動。

反轉模式

交換定子三相中任意兩個接頭的接線。

調速模式

調速難。

優勢

電機轉子和定子的旋轉磁場同向不同速旋轉，存在轉差率。電機轉子的轉速低于旋轉磁場的轉速。由于轉子繞組與磁場的相對運動，產生電動勢和電流，與磁場相互作用產生電磁轉矩，實現能量轉換。缺點是很難提速。

6)繞線式三相異步電動機

電機結構

轉子：繞組滑環(3)；

定子：繞組。

開始。

(a)啟動轉子串電阻調速；

(b)啟動轉子串聯頻敏變阻器調速；

(c)轉子串極調速啟動；

(d)轉子水阻調速啟動；

(e)啟動轉子串變頻調速。

反轉模式

交換定子三相中任意兩個接頭的接線。

調速模式

和開始的方式一樣。

優勢

與定子一樣，繞線式三相異步電動機的轉子也有三相繞組，并與外部變阻器thr相連

電機需要鼠籠啟動，啟動后鼠籠內沒有感應電流，同步電機不能直接啟動。

反轉模式

交換定子三相中任意兩個接頭的接線。

調速模式

無法調整速度。

優勢

無論電機是用作電動機還是發電機，其轉速和交流頻率都將是嚴格恒定的。同步電機具有恒定的速度，不受負載變化的影響。

以上是一些DC電機和交流電機的優點和起動方法的知識。