1. 电动机的种类
电动机是一种利用电磁感应原理将电能转换为机械能的动力部件。在实际应用中,在不同的应用场合下,电动机的种类多种多样,分类方式也各式各样。其中,最简单的分类是按照电动机供电类型的不同,将电动机分为直流电动机和交流电动机两大类。
(1)直流电动机
综合来说,所有由直流电源(电源具有正、负极之分)供电的电动机都被称为直流电动机。大部分电子产品中的电动机都是直流电动机。
直流电动机按照定子磁场的不同,可以分为永磁式直流电动机和电磁式直流电动机;按照结构的不同,可以分为有刷直流电动机和无刷直流电动机;按照功能特点的不同,可以分为步进电动机和伺服电动机。
① 永磁式直流电动机和电磁式直流电动机。
永磁式直流电动机的定子磁极是由永磁体组成的,利用永磁体提供磁场,使转子在磁场的作用下旋转。电磁式直流电动机的定子磁极是由铁芯和绕组组成的,在直流电流的作用下,定子绕组产生磁场,驱动转子旋转。
【板书】 请看图1-1,这是典型永磁式和电磁式直流电动机的实物外形。
图1-1 典型永磁式和电磁式直流电动机的实物外形
② 有刷直流电动机和无刷直流电动机。
有刷直流电动机和无刷直流电动机外形相似,主要通过内部是否包含电刷和换向器进行区分。
有刷直流电动机的定子是永磁体,绕组绕在转子铁芯上。有刷直流电动机工作时,绕组和换向器旋转,直流电源通过电刷为转子上的绕组供电。
无刷直流电动机的转子是由永久磁钢(多磁极)制成的,设有多对磁极(N、S),不需要电刷供电,绕组设置在定子上,控制加给定子绕组的信号,使其形成旋转磁场,通过磁场的作用使转子旋转起来,属于电子换向方式,可有效消除电刷火花的干扰。
【板书】 请看图1-2,这是典型有刷和无刷直流电动机的实物外形。
图1-2 典型有刷和无刷直流电动机的实物外形
③ 步进电动机和伺服电动机。
步进电动机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制器件。在负载正常的情况下,电动机的转速、停止的位置(或相位)只取决于驱动脉冲信号的频率和脉冲数,不受负载变化的影响。
伺服是英文Servo的译音。伺服系统是指具有反馈环节的自动控制系统。该系统中的电动机是执行任务的动力元件,所以这种电动机又称为伺服电动机。
【板书】 请看图1-3,这是典型步进和伺服电动机的实物外形。
图1-3 典型步进和伺服电动机的实物外形
(2)交流电动机
交流电动机是通过交流电源供给电能,并可将电能转变为机械能的一类电动机。交流电动机根据供电方式的不同,可以分为单相交流电动机和三相交流电动机;根据转动速率与电源频率关系的不同,可以分为交流同步电动机和交流异步电动机。
① 单相交流电动机和三相交流电动机。
单相交流电动机是利用单相交流电源供电,也就是由一根火线和一根零线构成的(220V)交流市电进行供电的电动机,在一些电器产品中应用比较广泛。
三相交流电动机是利用三相交流电源供电的电动机,一般供电电压为380V,在动力设备中应用较多。
【板书】 请看图1-4,这是典型单相和三相交流电动机的实物外形。
图1-4 典型单相和三相交流电动机的实物外形
② 交流同步电动机和交流异步电动机。
交流同步电动机根据供电方式的不同还可以分为单相交流同步电动机和三相交流同步电动机。交流异步电动机根据供电方式的不同还可以分为单相交流异步电动机和三相交流异步电动机。其中,单相交流异步电动机和三相交流异步电动机最为常见。
◆ 单相交流同步电动机和三相交流同步电动机。
单相交流同步电动机是指电动机的转动速度与供电电源的频率保持同步,其速度不随负载变化,主要应用于对转速有一定要求的自动化仪器和生产设备中。
三相交流同步电动机是指三相交流电动机的转速与电源供电频率同步的电动机,其转速不随负载变化,功率因数可调节,通常应用于转速恒定的、对转速有严格要求的大功率机电设备中。
【板书】 请看图1-5,这是典型单相和三相交流同步电动机的实物外形。
图1-5 典型单相和三相交流同步电动机的实物外形
◆ 单相交流异步电动机和三相交流异步电动机。
单相交流异步电动机是指电动机的转动速度与供电电源的频率不同步,其转速始终低于同步转速,具有输出转矩大、成本低的特点,大多应用于输出转矩大、转速精度要求不高的产品中,如日常用的风扇、洗衣机等都是采用了单相交流异步电动机。
三相交流异步电动机是指由三相电源供电的异步电动机,广泛应用于工农业机械、运输机械、机床等设备中。
【板书】 请看图1-6,这是典型单相和三相交流异步电动机的实物外形。
图1-6 典型单相和三相交流异步电动机的实物外形