电机的分类与原理

电机的分类与原理

一、电机分类（-）按任务电源品种划分

1.直流电机直流电机是将直流电能转换为机械能或将机械能转换为直流电能的旋转电机它由定子和转子两局部组成定子的次要作用是发生磁场，包括主磁极、换向极、机座等部件；转子则是电机停止能量转换的关键局部，包括电枢死心、电枢绕组、换向器等直流电机具有良好的调速功能，可以在广大的范围内平滑调速，并且启动转矩大，常用于对调速要求较高的场所，如电力机车、无轨电车、轧钢机等

2.交流电机交流电机可分为同步电机和异步电机同步电机的转速与电源频率坚持严厉的同步关系，即九=等（其中九为转速，f为电源频率,p为磁极对数）同步电机次要用于发电，如大型火力发电厂、水力发电厂的发电机多为同步发电机；也可作为同步电动机用于功率因数补偿和一些对转速要求严厉同步的场所异步电机的转速略低于同步转速，它的任务原理是基于定子旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用发生电磁转矩异步电机构造复杂、运转牢靠、价格便宜，使用十分普遍，如工业中的各种机床、风机、水泵，家用电器中的洗衣机、电风扇等大多采用异步电机

（二）按构造和任务原理划分

1.直流电动机其任务原理是基于电磁感应定律和电磁力定律当直流电源经过电刷和换向器向电枢绕组供电时，电枢绕组中的电流与定子磁场相互作用发生电磁力，使电枢旋转直流电动机调速功能好、启动转矩大，但由于存在换向器，维护工作量较大

2.异步电动机定子绕组通入三相交流电后，会发生旋转磁场旋转磁场切割转子绕组，在转子绕组中发生感应电动势和感应电流，感应电流与旋转磁场相互作用发生电磁转矩，使转子旋转异步电动机具有构造复杂、运转牢靠、成本低等优点，但调速功能绝对较差

3.同步电动机定子发生旋转磁场，转子由直流励磁，发生固定极性的磁场当定子旋转磁场的转速与转子磁场的转速相反时，两者相互作用发生电磁转矩，使转子同步旋转同步电动机功率因数高，可用于改善电网的功率因数，但启动和调速较为复杂

4.永磁电机永磁电机的定子绕组与普通电机相似，而转子采用永磁资料制成永磁体，发生恒定的磁场永磁电机具有效率高、功率密度大、构造复杂等优点，广泛应用于电动汽车、风力发电、航空航天等范畴

5.磁阻电机磁阻电机的转矩是由磁阻的变化发生的定子绕组发生旋转磁场，转子的磁阻随着转子地位的变化而变化，从而发生磁阻转矩，使转子旋转磁阻电机构造复杂、成本低，但功率密度和效率绝对较低

（三）按用处划分

1.驱动用电动机次要用于驱动各种机械设备，如工业生产中的机床、起重机、输送机，交通运输中的电动汽车、电动列车，家用电器中的冰箱、空调、洗衣机等驱动用电动机需求依据不同的负载特性和任务要求选择适宜的类型和规格

2.控制用电动机用于自动控制系统中，作为执行元件或信号转换元件如伺服电动机，它可以准确地控制转速和地位，常用于数控机床、工业机器人等高精度控制场所；步进电动机则可以将电脉冲信号转换为角位移或线位移，广泛应用于打印机、绘图仪、数控机床等设备中

二、电机原理

（一）电磁感应原理电磁感应是电机任务的根底原理之一当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就会发生感应电动势，若回路是闭合的，则会发生感应电流在电机中,定子绕组通入电流发生磁场，当转子旋转时，转子绕组切割定子磁场的磁力线,使转子绕组中的磁通量发生变化，从而在转子绕组中发生感应电动势和感应电流例如，在交流发电机中，原动机带动转子旋转，定子绕组中的磁通量随工夫变化，依据法拉第电磁感应定律e=-N当（其中e为感应电动势，N为绕at组匝数，为磁通量），在定子绕组中发生感应电动势，向外输入电能

（二）电磁力原理通电导体在磁场中会遭到电磁力的作用，其大小遵照安培力公式9=BILsind（其中尸为电磁力，B为磁感应强度，/为导体中的电流，L为导体在磁场中的无效长度，为电流方向与磁场方向的夹角）在电动机中，定子磁场与转子绕组中的电流相互作用，发生电磁力，该电磁力对转子轴发生电磁转矩，使转子旋转例如，在直流电动机中，电枢绕组中的电流与定子磁场相互作用发生电磁力，推进电枢旋转，将电能转换为机械能

（三）旋转磁场原理在三相交流电机中，定子绕组通常采用三相绕组，当通入三相交流电时，会在定子空间发生一个旋转磁场三相交流电的相位互差120°,它们在定子绕组中发生的磁场互相叠加，构成一个以一定转速旋转的磁场旋转磁场的转速处=叫，这个旋转磁场切割转子绕组，使转子绕组中发生感应电动势和感应电流，P从而使转子旋转旋转磁场的原理是三相交流电机可以完成高效能量转换的关键。