直流電機(jī)與交流電機(jī)的區(qū)別

直流電機(jī)與交流電機(jī)的區(qū)別電動(dòng)機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩大類。 (一) 交流電動(dòng)機(jī)及其控制 交流電動(dòng)機(jī)分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類。異步電動(dòng)機(jī)按照定子相數(shù)的不同分為單項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)、兩相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。 1. 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造也分為兩部分：定子與轉(zhuǎn)子。 （1）定子： 定子是電動(dòng)機(jī)固定部分，作用是用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。它主要由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座組成。 （2）轉(zhuǎn)子： 轉(zhuǎn)子是重點(diǎn)掌握的部分，轉(zhuǎn)子有兩種，鼠籠式與繞線式。掌握他們各自的特點(diǎn)與區(qū)別。鼠籠式用于中小功率（100K以下）的電動(dòng)機(jī)，他的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，使用維護(hù)方便。繞線式可以改善啟動(dòng)性能和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，定子與轉(zhuǎn)子之間的 氣隙大小，會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的性能，一般氣隙厚度為0.2-1.5mm之間。 掌握定子繞組的接線方法。 2. 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 掌握公式n1=60f/P、S=(n1-n)/n1、n=(1-S)60f/P，同時(shí)明白它們的意義（很重要），要能夠靈活運(yùn)用這些公式，進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)記住：通常電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率SN約為0.01-0.06。書上的例題要重點(diǎn)掌握。 3. 三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌上的數(shù)據(jù) （1）型號(hào)：掌握書上的例子。 （2）額定值：一般了解，掌握額定頻率和額定轉(zhuǎn)速，我國(guó)的頻率為50赫茲。 （3）連接方法：有Y型和角型。 （4）絕緣等級(jí)和溫升：掌握允許溫升的定義。 （5）工作方式：一般了解。 4. 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 掌握額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。書上的公式要掌握并能靈活運(yùn)用進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)記住以下內(nèi)容： （1）在等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩必須和阻轉(zhuǎn)矩相平衡。 （2）當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，最初瞬間電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T（3）一般三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)是1.8-2.2 . （4）電動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)n=0,s=1. 5. 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) （1）直接起動(dòng) 啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)差率為1，轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)很大，轉(zhuǎn)子電流也很大。當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定電壓下啟動(dòng)時(shí)，稱為直接啟動(dòng)，直接啟動(dòng)的電流約為額定電流的5-7倍。一般來(lái)說(shuō)，額定功率為7.5kw以下的小容量異步電動(dòng)機(jī)可直接起動(dòng)。 直接起動(dòng)控制線路所用電器包括組合開(kāi)關(guān)、按鈕、交流接觸器中間繼電器、熱繼電器及熔斷器。掌握它們各自的特點(diǎn)，同時(shí)掌握熔斷器熔絲額定電流的計(jì)算。 直接起動(dòng)控制電路：掌握其控制原理。 （2）鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)。 掌握星型-角型起動(dòng)和自耦變壓器降壓起動(dòng)的工作原理 （3）繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 一般了解。 6. 三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 一般了解 7. 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 該部分較重要，要對(duì)公式理解。改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有三種可能，即改變頻率、改變繞組的磁極對(duì)數(shù)或改變轉(zhuǎn)差率。 8. 同步電動(dòng)機(jī) （1）同步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造 要與異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行對(duì)比區(qū)分。（客觀題） （2）同步電動(dòng)機(jī)的工作原理 了解同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是恒定的，不隨負(fù)載而變化。同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是不能調(diào)節(jié)的。 1、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 一般了解 2、直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造 分為兩部分：定子與轉(zhuǎn)子。記住定子與轉(zhuǎn)子都是由那幾部分構(gòu)成的，注意：不要把換向極與換向器弄混淆了，記住他們兩個(gè)的作用。 定子包括：主磁極，機(jī)座，換向極，電刷裝置等。 轉(zhuǎn)子包括：電樞鐵芯，電樞繞組，換向器，軸和風(fēng)扇等。 3、直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式 直流電動(dòng)機(jī)的性能與它的勵(lì)磁方式密切相關(guān)，通常直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式有4種：直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)、直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和直流復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。掌握4種方式各自的特點(diǎn)： 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī): 勵(lì)磁繞組與電樞沒(méi)有電的聯(lián)系，勵(lì)磁電路是由另外直流電源供給的。因此勵(lì)磁電流不受電樞端電壓或電樞電流的影響。 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī): 并勵(lì)繞組兩端電壓就是電樞兩端電壓，但是勵(lì)磁繞組用細(xì)導(dǎo)線繞成，其匝數(shù)很多，因此具有較大的電阻，使得通過(guò)他的勵(lì)磁電流較小。 直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組是和電樞串聯(lián)的，所以這種電動(dòng)機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)隨著電樞電流的改變有顯著的變化。為了使勵(lì)磁繞組中不致引起大的損耗和電壓降，勵(lì)磁繞組的電阻越小越好，所以直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)通常用較粗的導(dǎo)線繞成，他的匝數(shù)較少。 直流復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)的磁通由兩個(gè)繞組內(nèi)的勵(lì)磁電流產(chǎn)生。 4、直流電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù) 重點(diǎn)掌握額定效率與額定溫升。 額定效率=輸出功率/輸入功率 額定溫升指電動(dòng)機(jī)的溫度允許超過(guò)環(huán)境溫度的最高允許值。銘牌上的溫升是指電動(dòng)機(jī)繞組的最高溫升。 5、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 掌握書上的例題。 6、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反轉(zhuǎn)及調(diào)速 （1）起動(dòng)和反轉(zhuǎn)一般了解即可。 （2）調(diào)速：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)有三種調(diào)速方法： 改變磁通。 改變電壓 改變轉(zhuǎn)子繞組回路電阻。 掌握它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 2. 控制電機(jī) 控制電機(jī)是指在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用作檢測(cè)、比較、放大和執(zhí)行等作用的電機(jī)。 （1）直流伺服電動(dòng)機(jī) 掌握永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)的分類及特點(diǎn)；普通型轉(zhuǎn)子永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)與小慣量型轉(zhuǎn)子直流伺服電動(dòng)機(jī)的區(qū)別。 永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理及性能 理解工作原理，對(duì)性能要掌握 （2）交流伺服電動(dòng)機(jī) 交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及其工作原理一般了解，重點(diǎn)掌握其性能。 （3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 掌握步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和主要性能指標(biāo)，其他一般了解即可 交流電動(dòng)機(jī)的原理：通電線圈在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)動(dòng)。 你知道直流電動(dòng)機(jī)的原理了吧？直流電動(dòng)機(jī)是利用換向器來(lái)自動(dòng)改變線圈中的電流方向，從而使線圈受力方向一致而連續(xù)旋轉(zhuǎn)的。 因此只要保證線圈受力方向一致，電動(dòng)機(jī)就會(huì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。交流電動(dòng)機(jī)就是應(yīng)用這點(diǎn)的。 交流電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，你所說(shuō)的模型中，定子就是電磁鐵，轉(zhuǎn)子就是線圈。而定子和轉(zhuǎn)子是采用同一電源的，所以，定子和轉(zhuǎn)子中電流的方向變化總是同步的，即線圈中的電流方向變了，同時(shí)電磁鐵中的電流方向也變，根據(jù)左手定則，線圈所受磁力方向不變，線圈能繼續(xù)轉(zhuǎn)下去。 關(guān)于二個(gè)銅環(huán)的作用：二個(gè)銅環(huán)配上相應(yīng)的二個(gè)電刷，電流就能源源不斷的被送入線圈。這個(gè)設(shè)計(jì)的好處是：避免了二根電源線的緾繞問(wèn)題，因?yàn)榫€圈是不停的轉(zhuǎn)的，你想想如果簡(jiǎn)單的用二條導(dǎo)線向線圈供電的話，會(huì)是怎么的情景？ 關(guān)于線圈中的電流由于是交流電，是有電流等于零的時(shí)刻，不過(guò)這個(gè)時(shí)刻同有電流的時(shí)間比起來(lái)實(shí)在是太短了，更何況線圈有質(zhì)量，具有慣性，由于慣性線圈就不會(huì)停下來(lái)。交流電機(jī)和直流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)其實(shí)直流電機(jī)也可以用交流電驅(qū)動(dòng)，具體要看直流電機(jī)的定子構(gòu)造，如果是激磁定子，并以硅鋼片做成的鐵芯，那么這個(gè)電機(jī)就能以交流電驅(qū)動(dòng)。通常所說(shuō)“直流電機(jī)”就是指以整流子換向的碳刷電機(jī)，此種電機(jī)效率高、轉(zhuǎn)速開(kāi)放，因此在重量或尺寸相同的條件下，利用其高轉(zhuǎn)速特性獲得數(shù)倍于交流電機(jī)的功率，因此廣泛應(yīng)用于對(duì)體積和重量都十分敏感的手提電動(dòng)工具上。直流電機(jī)的高轉(zhuǎn)速特性同時(shí)也是它的致使缺點(diǎn)，它的轉(zhuǎn)速受自身構(gòu)造、供電電壓及負(fù)載輕重而決定，所以過(guò)去在負(fù)載變化較大的場(chǎng)合都不用它。但是現(xiàn)在隨電子工業(yè)的快速發(fā)展，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的價(jià)格迅速下降，有了半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的加入，直流電機(jī)的高效小巧的固有優(yōu)勢(shì)被從新整合，成為高效、小巧、穩(wěn)定、可控、廉價(jià)的動(dòng)力源。直流電機(jī)還有一個(gè)缺點(diǎn)是碳刷和整流子存在磨損，因此有個(gè)壽命限制，并且噪音也較大，而主要磨損對(duì)象是碳刷，不過(guò)更換也很方便?，F(xiàn)在有一種“無(wú)刷永磁直流電機(jī)”能保持原“直流電機(jī)”的優(yōu)點(diǎn)，省去碳刷和整流子銅頭但增加了大量電子電路，失去成本優(yōu)勢(shì)但不存在整流子拉弧問(wèn)題所以功率可以做成傳統(tǒng)“直流電機(jī)”的數(shù)倍甚至數(shù)十倍，是未來(lái)電機(jī)的主流方向，但“無(wú)刷永磁直流電機(jī)”從其構(gòu)造機(jī)理來(lái)說(shuō)不屬于“直流電機(jī)”而更接近于交流電機(jī)。 直流電機(jī) 優(yōu)點(diǎn)有二個(gè)，一個(gè)是調(diào)速容易，二 是轉(zhuǎn)矩比較大。缺點(diǎn)是制造比較貴，有碳刷。有明顯火花。維修比較便宜。交流電機(jī) 制造比較便宜。 現(xiàn)在隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，特別是矢量變頻技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)可以用變頻電機(jī)模擬成直流電機(jī)。從而已經(jīng)有取代傳統(tǒng)直流電機(jī)的趨勢(shì)了。 不過(guò)，隨著電動(dòng)車和空調(diào)行業(yè)的發(fā)展。直流因?yàn)楸容^節(jié)能，和取消了碳刷后，而變得來(lái)勢(shì)洶洶伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。0 B) O8 M V* Io) n9 P一、控制精度不同7 R. P0 h1 d# h% S k/ m% H9 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6、 1.8，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 、0.36。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.09；德國(guó)百格拉公司（BERGER LAHR）生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置為1.8、0.9、0.72、0.36、0.18、0.09、0.072、0.036，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。0 U0 h, U$ 8 w4 ?交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360/10000=0.036。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360/131072=9.89秒。是步距角為1.8的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。 5 r9 I: t: E3 F& w I/ z三維網(wǎng)技術(shù)論壇二、低頻特性不同三維網(wǎng)技術(shù)論壇$ E: X) G& a6 i/ B0 vE& A步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。( w! O2 j# b- m8 X* 三維網(wǎng)技術(shù)論壇交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。! Z% N! C4 j9 l1 2 l三、矩頻特性不同4 ( kg) M4 + l: 步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。3 I& w* r u0 d5 R/ T四、過(guò)載能力不同+ u+ e7 k- I# F步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。$ s, | q% V! y% l4 Y$ I* o/ J三維網(wǎng)技術(shù)論壇五、運(yùn)行性能不同9 x2 L6 g R# C/ v三維網(wǎng)技術(shù)論壇步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象，