電機類型具體分析方法電機的類型 _生活密碼

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眾所周知，電機是傳動以及控制系統中的重要組成部分，隨著現代科學技術的發展，電機在實際應用中的重點已經開始從過去簡單的傳動向復雜的控制轉移；尤其是對電機的速度、位置、轉矩的精確控制。但電機根據不同的應用會有不同的設計和驅動方式，咋看下好像選型非常復雜，因此為了人們根據旋轉電機的用途，進行了基本的分類。下面我們將逐步介紹電機中最有代表性、最常用、最基本的電機——控制電機和功率電機以及信號電機。
一、控制電機
控制電機主要是應用在精確的轉速、位置控制上，在控制系統中作為“執行機構” 。可分成伺服電機、步進電機、力矩電機、開關磁阻電機、直流無刷電機等幾類。
1、伺服電機
伺服電機廣泛應用于各種控制系統中，能將輸入的電壓信號轉換為電機軸上的機械輸出量，拖動被控制元件，從而達到控制目的。一般地，伺服電機要求電機的轉速要受所加電壓信號的控制;轉速能夠隨著所加電壓信號的變化而連續變化;轉矩能通過控制器輸出的電流進行控制;電機的反映要快、體積要小、控制功率要小。伺服電機主要應用在各種運動控制系統中，尤其是隨動系統。
伺服電機有直流和交流之分，最早的伺服電機是一般的直流電機，在控制精度不高的情況下，才采用一般的直流電機做伺服電機。當前隨著永磁同步電機技術的飛速發展，絕大部分的伺服電機是指交流永磁同步伺服電機或者直流無刷電機。
2、步進電機
所謂步進電機就是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構；更通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度。我們可以通過控制脈沖的個數來控制電機的角位移量，從而達到精確定位的目的；同時還可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。目前，比較常用的步進電機包括反應式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等。
步進電機和普通電機的區別主要就在于其脈沖驅動的形式，正是這個特點，步進電機可以和現代的數字控制技術相結合。但步進電機在控制精度、速度變化范圍、低速性能方面都不如傳統閉環控制的直流伺服電機；所以主要應用在精度要求不是特別高的場合。由于步進電機具有結構簡單、可靠性高和成本低的特點，所以步進電機廣泛應用在生產實踐的各個領域；尤其是在數控機床制造領域，由于步進電機不需要A/D轉換，能夠直接將數字脈沖信號轉化成為角位移，所以一直被認為是最理想的數控機床執行元件。
除了在數控機床上的應用，步進電機也可以用在其他的機械上，比如作為自動送料機中的馬達，作為通用的軟盤驅動器的馬達，也可以應用在打印機和繪圖儀中。
此外，步進電機也存在許多缺陷；由于步進電機存在空載啟動頻率，所以步進電機可以低速正常運轉，但若高于一定速度時就無法啟動，并伴有尖銳的嘯叫聲；不同廠家的細分驅動器精度可能差別很大，細分數越大精度越難控制；并且，步進電機低速轉動時有較大的振動和噪聲。
3、力矩電機
所謂的力矩電機是一種扁平型多極永磁直流電機。其電樞有較多的槽數、換向片數和串聯導體數，以降低轉矩脈動和轉速脈動。力矩電機有直流力矩電機和交流力矩電機兩種。
其中，直流力矩電機的自感電抗很小，所以響應性很好；其輸出力矩與輸入電流成正比，與轉子的速度和位置無關；它可以在接近堵轉狀態下直接和負載連接低速運行而不用齒輪減速，所以在負載的軸上能產生很高的力矩對慣性比，并能消除由于使用減速齒輪而產生的系統誤差。
交流力矩電機又可以分為同步和異步兩種，目前常用的是鼠籠型異步力矩電機，它具有低轉速和大力矩的特點。一般地，在紡織工業中經常使用交流力矩電機，其工作原理和結構和單相異步電機的相同，但是由于鼠籠型轉子的電阻較大，所以其機械特性較軟。
4、開關磁阻電機
開關磁阻電機是一種新型調速電機，結構極其簡單且堅固，成本低，調速性能優異，是傳統控制電機強有力競爭者，具有強大的市場潛力。但目前也存在轉矩脈動、運行噪聲和振動大等問題，需要一定時間去優化改良以適應實際的市場應用。
5、無刷直流電機
無刷直流電機（BLDCM）是在有刷直流電機的基礎上發展來的，但它的驅動電流是不折不扣的交流；無刷直流電機又可以分為無刷速率電機和無刷力矩電機。一般地，無刷電機的驅動電流有兩種，一種是梯形波（一般是“方波”），另一種是正弦波。有時候把前一種叫直流無刷電機，后一種叫交流伺服電機，確切地講也是交流伺服電機的一種。
無刷直流電機為了減少轉動慣量，通常采用“細長”的結構。無刷直流電機在重量和體積上要比有刷直流電機小的多，相應的轉動慣量可以減少40%—50%左右。由于永磁材料的加工問題，致使無刷直流電機一般的容量都在100kW以下。
這種電機的機械特性和調節特性的線性度好，調速范圍廣，壽命長，維護方便噪聲?。淮嬖諞虻縊⒍鸕囊幌盜形侍?nbsp;，所以這種電機在控制系統中有很大的應用潛力。
二、功率電動機
1、直流電動機
直流電動機是出現最早的電動機，大約在19世紀末，其大致可分為有換向器和無換向器兩大類。直流電動機有較好的控制特性直流電動機在結構、價格、維護方面都不如交流電動機，但是由于交流電動機的調速控制問題一直未得到很好的解決方案，而直流電動機具有調速性能好、起動容易、能夠載重起動等優點，所以目前直流電動機的應用仍然很廣泛，尤其在可控硅直流電源出現以后。
應用現狀：在生活方面，電動產品的應用數不勝數。風扇，刮胡刀等。賓館中的自動門、自動門鎖、自動窗簾都用到直流電機，直流電機廣泛應用于飛機、坦克、雷達等武器裝備中。直流電機還廣泛應用于機車牽引，如鐵路機車直流牽引電機、地鐵機車直流牽引電機、機車直流輔助電機、礦用機車直流牽引電機、船用直流電機等。上圖為Z4系列直流電動機。
2、交流電機
異步電動機是基于氣隙旋轉磁場與轉子繞組感應電流相互作用產生電磁轉矩而實現能量轉換的一種交流電機。異步電動機一般為系列產品，品種規格繁多，其在所有的電動機中應用最為廣泛，需量最大；目前，在電力傳動中大約有90%的機械使用交流異步電動機，所以，其用電量約占總電力負荷的一半以上。
異步電動機具有結構簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠以及質量較小，成本較低等優點。并且，異步電機有較高的運行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內接近恒速運行，能滿足大多數工農業生產機械的傳動要求。異步電動機主要廣泛應用于驅動機床、水泵、鼓風機、壓縮機、起重卷揚設備、礦山機械、輕工機械、農副產品加工機械等大多數工農生產機械以及家用電器和醫療器械等。
應用現狀：在異步電動機中較為常見的是單相異步電動機和三相異步電動機，其中三相異步電動機是異步電動機的主體，三相異步電動機可用于驅動各種通用機械如壓縮機、水泵、破碎機、切削機床、運輸機械及其他機械設備，在礦山。機械。冶金、石油、化工、電站等各種工礦企業中作原動機用。用于傳動鼓風機、磨煤機、軋鋼機、卷揚機的電動機應在訂貨時提供有關技術資料，并要簽訂技術協議，作為電機特殊設計的依據，以確保電動機的可靠運行。而單相異步電動機一般用于三相電源不方便的地方，大部分是微型和小容量的電機，在家用電器中應用比較多，例如電扇、電冰箱、空調、吸塵器等。
3、同步電動機
所謂同步電動機就是在交流電的驅動下，轉子與定子的旋轉磁場同步運行的電動機。同步電動機的定子和異步電動機的完全一樣；但其轉子有“凸極式”和“隱極式”兩種。凸極式轉子的同步電動機結構簡單、制造方便，但是機械強度較低，適用于低速運行場合；隱極式同步電動機制造工藝復雜，但機械強度高，適用于高速運行場合。同步電動機的工作特性與所有的電動機一樣，同步電動機也具有“可逆行”，即它能按發電機方式運行，也可以按電動機方式運行。
應用現狀：同步電動機主要用于大型機械，如鼓風機、水泵、球磨機、壓縮機、軋鋼機以及小型、微型儀器設備或者充當控制元件；其中三相同步電動機是其主體。此外，還可以當調相機使用，向電網輸送電感性或者電容性無功功率。
4、異步電動機
異步電動機具有結構簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠以及質量較小，成本較低等優點。并且，異步電機有較高的運行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內接近恒速運行，能滿足大多數工農業生產機械的傳動要求。異步電動機主要廣泛應用于驅動機床、水泵、鼓風機、壓縮機、起重卷揚設備、礦山機械、輕工機械、農副產品加工機械等大多數工農生產機械以及家用電器和醫療器械等。
應用：在異步電動機中較為常見的是單相異步電動機和三相異步電動機，其中三相異步電動機是異步電動機的主體。而單相異步電動機一般用于三相電源不方便的地方，大部分是微型和小容量的電機，在家用電器中應用比較多，例如電扇、電冰箱、空調、吸塵器等。
三、信號電機
1、位置信號電機
目前，最有代表性的位置信號電機：旋轉變壓器、感應同步器和自整角機。
a、旋轉變壓器（resolver/transformer）
一種電磁式傳感器，又稱同步分解器。它是一種測量角度用的小型交流電動機，用來測量旋轉物體的轉軸角位移和角速度，由定子和轉子組成。其中定子繞組作為變壓器的原邊，接受勵磁電壓，勵磁頻率通常用400、3000及5000HZ等。轉子繞組作為變壓器的副邊，通過電磁耦合得到感應電壓。
應用現狀：旋轉變壓器是一種精密角度、位置、速度檢測裝置，適用于所有使用旋轉編碼器的旋轉變壓器旋轉變壓器場合，特別是高溫、嚴寒、潮濕、高速、高震動等旋轉編碼器無法正常工作的場合。由于旋轉變壓器以上特點，可完全替代光電編碼器，被廣泛應用在伺服控制系統、機器人系統、機械工具、汽車、電力、冶金、紡織、印刷、航空航天、船舶、兵器、電子、冶金、礦山、油田、水利、化工、輕工、建筑等領域的角度、位置檢測系統中。也可用于坐標變換、三角運算和角度數據傳輸、作為兩相移相器用在角度--數字轉換裝置中。
b、感應同步器
將角度或直線位移信號變換為交流電壓的位移傳感器，又稱平面式旋轉變壓器。它有圓盤式和直線式兩種。在高精度數字顯示系統或數控閉環系統中圓盤式感應同步器用以檢測角位移信號，直線式用以檢測線位移。感應同步器廣泛應用于高精度伺服轉臺、雷達天線、火炮和無線電望遠鏡的定位跟蹤、精密數控機床以及高精度位置檢測系統中。
應用現狀：感應同步器已被廣泛應用于大位移靜態與動態測量中，例如用于三坐標測量機、程控數控機床及高精度重型機床及加工中心測量裝置等。
感應同步器利用電磁耦合原理實現位移檢測具有明顯的優勢：可靠性高，抗干擾能力強，對工作環境要求低，在沒有恒溫控制和環境不好的條件下能正常工作，適應于工業現場的惡劣環境；光柵傳感器是依靠光電學機理實現位移量檢測，其分辨率高，測量精確，安裝使用方便。封閉式的光柵傳感器對工作環境適應性強、光柵傳感器性能價格比的提高和技術復雜性的降低使其在測長方面有比感應同步器更普遍的應用。
c、自整角機
自整角機是利用自整步特性將轉角變為交流電壓或由交流電壓變為轉角的感應式微型電機，在伺服系統中被用作測量角度的位移傳感器。自整角機還可用以實現角度信號的遠距離傳輸、變換、接收和指示。兩臺或多臺電機通過電路的聯系，使機械上互不相連的兩根或多根轉軸自動地保持相同的轉角變化，或同步旋轉。電機的這種性能稱為自整步特性。在伺服系統中，產生信號一方所用的自整角機稱為發送機，接收信號一方所用自整角機稱為接收機。自整角機廣泛應用于冶金、航海等位置和方位同步指示系統和火炮、雷達等伺服系統中。
應用現狀：自整角機還可用以實現角度信號的遠距離傳輸、變換、接收和指示。兩臺或多臺電機通過電路的聯系，使機械上互不相連的兩根或多根轉軸自動地保持相同的轉角變化，或同步旋轉。電機的這種性能稱為自整步特性。在伺服系統中，產生信號一方所用的自整角機稱為發送機，接收信號一方所用自整角機稱為接收機。自整角機廣泛應用于冶金、航海等位置和方位同步指示系統和火炮、雷達等伺服系統中。
2、速度信號電機
【電機類型具體分析方法電機的類型】最有代表性的速度信號電機是測速發電機，其實質上是一種將轉速變換為電信號的機電磁元件，其輸出電壓與轉速成正比。從工作原理上講，它屬于“發電機”的范疇。測速發電機在控制系統中主要作為阻尼元件、微分元件、積分元件和測速元件來使用。所以這里不做過多闡述。

電機類型具體分析方法 電機的類型

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