無(wú)刷沙坪壩電機(jī)和有刷電機(jī)有什么區(qū)別卑我?同步電機(jī)和異步電機(jī)有什么區(qū)別便瑟?伺服電機(jī)是否都是交流電機(jī)绎揭?伺服電機(jī)是否都是同步電機(jī)蒲讯?步進(jìn)電機(jī)屬于直流電機(jī)還是交流電機(jī)宰掉?舵機(jī)是否屬于伺服電機(jī)等等……
這些問題蕴侧,很多老司機(jī)也不一定能完全解釋的清楚择同。針對(duì)這些問題,大家可以參考下面這篇文章學(xué)習(xí)净宵,會(huì)對(duì)電機(jī)的分類奠衔、用法、優(yōu)缺點(diǎn)有更加清晰的理解塘娶。
直流電機(jī)——有刷電機(jī)
讀過(guò)中學(xué)物理的學(xué)霸學(xué)渣都知道归斤,為了研究通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)受力的那點(diǎn)事,我們把左手都練成了斷掌刁岸,這也正是直流電機(jī)的原理脏里。
所有電機(jī)都是由定子和轉(zhuǎn)子組成,在直流電機(jī)中虹曙,為了讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來(lái)迫横,需要不斷改變電流方向,否則轉(zhuǎn)子只能轉(zhuǎn)半圈露您,這點(diǎn)就像自行車腳踏板飘缨。所以直流電機(jī)需要換向器吗修。
廣義的直流電機(jī)包括有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)。
有刷電機(jī)又稱直流電機(jī)或碳刷電機(jī)很洽,常說(shuō)的直流電機(jī)就是指有刷直流電機(jī)鼠泊,它采用機(jī)械換向,外部磁極不動(dòng)內(nèi)部線圈(電樞)動(dòng)川痛,換向器和轉(zhuǎn)子線圈一起旋轉(zhuǎn)耽坤,電刷和磁鐵都不動(dòng),于是換向器和電刷摩擦摩擦都炮,完成電流方向的切換瘸酒。
有刷電機(jī)缺點(diǎn):
1、機(jī)械換向產(chǎn)生的火花引起換向器和電刷摩擦听谓、電磁干擾钙幼、噪聲大、壽命短血庐。
2仿村、可靠性差、故障多缩抡,需要經(jīng)常維護(hù)奠宜。
3、由于換向器存在瞻想,限制了轉(zhuǎn)子慣量压真,限制了更高轉(zhuǎn)速,影響了動(dòng)態(tài)性能蘑险。
既然它這么多缺點(diǎn)為什么還被普遍應(yīng)用滴肿,因?yàn)樗ちΩ摺⒔Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易維護(hù)(即換碳刷)佃迄、便宜泼差。
直流電機(jī)——無(wú)刷電機(jī)
無(wú)刷電機(jī)在某些領(lǐng)域也稱直流變頻電機(jī)(BLDC),它采用電子換向(霍爾傳感器)呵俏,線圈(電樞)不動(dòng)磁極動(dòng)堆缘,此時(shí)永磁鐵可以在線圈外部也可以在線圈內(nèi)部,于是有了外轉(zhuǎn)子無(wú)刷電機(jī)和內(nèi)轉(zhuǎn)子無(wú)刷電機(jī)之分普碎。
無(wú)刷電機(jī)構(gòu)造與永磁同步電機(jī)相同怒忧。
不過(guò),單個(gè)的無(wú)刷電機(jī)不是一套完整的動(dòng)力系統(tǒng)陡顶,無(wú)刷基本必須通過(guò)無(wú)刷控制器也就是電調(diào)的控制才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷的運(yùn)轉(zhuǎn)村围。
真正決定其使用性能的還是無(wú)刷電子調(diào)速器(也就是電調(diào))。
一般地段鲜,無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流有兩種缅煎,一種是方波泌盒,另一種是正弦波。
有時(shí)候把前一種叫直流無(wú)刷電機(jī)督注,后一種叫交流伺服電機(jī)筛密,確切地講是交流伺服電動(dòng)機(jī)的一種。(視頻傳送門)
無(wú)刷電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式不同皱埋,有可以分為內(nèi)轉(zhuǎn)子無(wú)刷電機(jī)和外轉(zhuǎn)子無(wú)刷電機(jī)暑锈。
內(nèi)轉(zhuǎn)子都是三相的 糊批,價(jià)格較貴拧移。
外轉(zhuǎn)子通常使用的是單相的,價(jià)格親民叛赚,大批量生產(chǎn)已經(jīng)接近碳刷電機(jī)澡绩,因此近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用。
外轉(zhuǎn)子三相的價(jià)格已經(jīng)接近內(nèi)轉(zhuǎn)子的價(jià)格俺附。
嗯肥卡,猜都能猜到,有刷電機(jī)的缺點(diǎn)就是無(wú)刷電機(jī)的有點(diǎn)事镣。
它具有高效率步鉴、低能耗、低噪音璃哟、超長(zhǎng)壽命氛琢、高可靠性、可伺服控制随闪、無(wú)級(jí)變頻調(diào)速(可達(dá)很高轉(zhuǎn)速)等優(yōu)點(diǎn)阳似,它相對(duì)比有刷直流電機(jī)體積小的多,控制比異步交流電機(jī)簡(jiǎn)單铐伴,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大過(guò)載能力強(qiáng)撮奏,至于缺點(diǎn)嘛……就是比有刷的貴、不好維護(hù)当宴。
直流電機(jī)——調(diào)速原理
直流電機(jī)的調(diào)速:所謂調(diào)速珠校,即通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速獲得所需扭矩。
直流(有刷)電機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)電壓栓授、串接電阻络蟋、改變勵(lì)磁都可以調(diào)速,但是實(shí)際以調(diào)節(jié)電壓最為方便也最為常用勤友,目前主要使用PWM調(diào)速狡允,PWM其實(shí)就是通過(guò)高速的開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)直流的調(diào)壓,一個(gè)周期內(nèi)李联,開的時(shí)間長(zhǎng)页本,平均電壓就高狼隶,關(guān)的時(shí)間長(zhǎng),平均電壓就低壮才,調(diào)起來(lái)很方便赞约,只要開關(guān)速度夠快,電網(wǎng)的諧波就少口箭,且電流更為連續(xù)固弥。
但是電刷和換向器長(zhǎng)期磨損,同時(shí)在換向的時(shí)候有巨大的電流變化念秧,非常容易產(chǎn)生火花淤井,換向器和電刷限制了直流電動(dòng)機(jī)的容量和速度,使得直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速遇到了瓶頸摊趾。
對(duì)于無(wú)刷直流電機(jī)币狠,調(diào)速的時(shí)候表面上只控制了輸入電壓,但電機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng)(無(wú)刷直流電機(jī)本身自帶轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器等轉(zhuǎn)子位置信號(hào)獲取裝置砾层,使用此裝置的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)來(lái)控制變壓變頻調(diào)速裝置的換相時(shí)刻)自動(dòng)根據(jù)變壓控制了頻率漩绵,用起來(lái)和直流(有刷)電機(jī)幾乎一樣,非常方便肛炮。
由于轉(zhuǎn)子采用永磁體止吐,不需要專門的勵(lì)磁繞組,在同等容量的情況下侨糟,電機(jī)體積更小碍扔,重量更輕,效率更高粟害,結(jié)構(gòu)更緊湊蕴忆,運(yùn)行更可靠,動(dòng)態(tài)性能更好脏貌,在電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)等方面都獲得了廣泛的應(yīng)用泡煌。
三相交流電機(jī)——異步電機(jī)
交流電機(jī)分為同步電機(jī)和異步電機(jī),同步電機(jī)多用于發(fā)電機(jī)站绑,異步電機(jī)多用于電動(dòng)機(jī)焦莉。
電機(jī)的外殼是定子,定子上有三相對(duì)稱交流繞組季佣,由于三相電順序變化份帮,形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng),磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度就是同步轉(zhuǎn)速溪茶。
同步轉(zhuǎn)速n=60f/p手财,f是頻率,p是極對(duì)數(shù),比如對(duì)于接入電網(wǎng)50Hz的2極電動(dòng)機(jī)(即極對(duì)數(shù)為1對(duì))徐扯,那么轉(zhuǎn)速n=60*50/1=3000r/min经融。
同理,4極苫馏,6極雏节,8極電機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1500,1000,750 高职。
異步電機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單钩乍,轉(zhuǎn)子為閉合線圈,比如鼠籠式怔锌。
轉(zhuǎn)子線圈將切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)寥粹,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流产禾,最后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)排作,這樣轉(zhuǎn)子就變成了一個(gè)電磁鐵牵啦,將跟隨定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)亚情,所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必然<定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),這樣才能切割磁感線哈雏。
即轉(zhuǎn)子的異步轉(zhuǎn)速<同步轉(zhuǎn)速楞件,轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)存在轉(zhuǎn)速差,所以稱之為異步電機(jī)裳瘪。
不同廠家生產(chǎn)的異步電機(jī)額定轉(zhuǎn)速略有差異土浸,2極電機(jī)約2800+r/min,4極熟央,6極交豪,8極異步約為1400+,950+,700+。
異步電機(jī)空載時(shí)轉(zhuǎn)速高冗宠,有負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速下降善占。
異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便抄蔬,運(yùn)行可靠?jī)r(jià)格便宜遮英,得到廣泛應(yīng)用。
三相交流電機(jī)——同步電機(jī)
同步電機(jī):
如果讓轉(zhuǎn)子速度=定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度音共,就成為了同步電機(jī)厅瘩,此時(shí)就需要把定子變成一個(gè)電磁鐵或永磁鐵,即給定子通電宗恩,此時(shí)不需要再切割磁感線就能旋轉(zhuǎn)紊尺,旋轉(zhuǎn)速度與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度相同,即形成同步電機(jī)。
同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)比異步電機(jī)復(fù)雜达吞,價(jià)格高茶宵,在生產(chǎn)生活中應(yīng)用不如異步電機(jī)廣泛,主要用作發(fā)電機(jī)上宗挥,現(xiàn)在火電站乌庶,水電站、汽輪機(jī)契耿、水輪機(jī)基本都是同步電機(jī)瞒大。
三相交流電機(jī)——異步電機(jī)的調(diào)速
異步電機(jī)的調(diào)速:理論上異步電動(dòng)機(jī)控制交流電頻率、電壓搪桂、或者轉(zhuǎn)子的電阻透敌、電機(jī)的磁極分布都可以調(diào)速,但是實(shí)際上實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速用調(diào)節(jié)頻率和電壓的方法實(shí)現(xiàn)踢械。
由于調(diào)壓調(diào)速范圍不大酗电,一般只能用在調(diào)速要求不高的場(chǎng)合,應(yīng)用并不廣泛内列。
變頻調(diào)速:說(shuō)到變頻撵术,大家可能都聽說(shuō)過(guò)。
變頻調(diào)速的全稱是變壓變頻調(diào)速(VVVF)话瞧,也就是在改變頻率的時(shí)候改變電壓邪盼,這樣異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍就足夠大了。
變頻器可以分為兩個(gè)大類:交交變頻和交直交變頻鹅媒。
交-交變頻:將交流電直接通過(guò)電力電子器件變換為另一個(gè)頻率的交流電梗擅,更高輸出頻率不能超過(guò)輸入頻率的一半,所以一般只用在低轉(zhuǎn)速矛郁、大容量的系統(tǒng)中意苞,可以省去龐大的齒輪減速箱。
交-直-交變頻器將交流電先整流變成直流蒜座,再通過(guò)逆變器變成可控頻率和電壓的交流美域,配合PWM技術(shù),這種變頻器可以實(shí)現(xiàn)大范圍的變壓變頻癞亩。
對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)講传等,異步電動(dòng)機(jī)皮實(shí)耐用,過(guò)載能力強(qiáng)绪痘,控制算法又如此成熟鹉奸,完全可以拿來(lái)用。
三相交流電機(jī)——同步電機(jī)的調(diào)速
同步電機(jī)的調(diào)速:同步機(jī)沒有轉(zhuǎn)差率钱雷,在結(jié)構(gòu)確定的情況下骂铁,控制電壓不能改變轉(zhuǎn)速吹零,所以在變頻器出現(xiàn)之前,同步電動(dòng)機(jī)是完全不能調(diào)速的拉庵。
變頻器的出現(xiàn)讓交流同步電動(dòng)機(jī)也有了巨大的調(diào)速范圍灿椅,因其轉(zhuǎn)子也有獨(dú)立勵(lì)磁(永磁體或者電勵(lì)磁),其調(diào)速范圍要比異步電動(dòng)機(jī)更寬钞支,同步電動(dòng)機(jī)煥發(fā)了新的生機(jī)茫蛹。
同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)可以分為他控變頻調(diào)速和自控變頻調(diào)速。
對(duì)于他控變頻調(diào)速烁挟,和異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速類似婴洼,也可以根據(jù)其數(shù)學(xué)模型采用SVPWM等控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)控制,其性能還要優(yōu)于普通交流異步電動(dòng)機(jī)撼嗓。
自控變頻同步電動(dòng)機(jī)在發(fā)展過(guò)程中曾經(jīng)有多種名字柬采,比如無(wú)換向器電機(jī);當(dāng)采用永磁體且輸入三相正弦波時(shí)且警,可以稱為正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)粉捻;而如果輸入方波,那么就可以稱為梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)阿钞,沒錯(cuò)杖荤,這就是類似于之前說(shuō)的的無(wú)刷直流機(jī)(BLDM),大家是不是感覺饒了個(gè)大圈有轉(zhuǎn)回去了渡厦,但是你現(xiàn)在對(duì)于變頻變速的理解一定更深一步了界北,所以無(wú)刷直流電機(jī)時(shí)采用直流輸入,但是使用了同步電機(jī)的變頻技術(shù)(結(jié)構(gòu)與永磁同步電機(jī)相同)审鸿,在Model3上就采用了直流無(wú)刷電機(jī)。
單相交流異步電機(jī)——單相交流串勵(lì)電機(jī)(有刷)
單相交流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)好侈,俗稱串勵(lì)電機(jī)或通用電機(jī)(UniversalMotor國(guó)外叫法超茎,因交直流通用而得名),電樞繞組和勵(lì)磁繞組串聯(lián)在一起工作瞻聪。
單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)又叫做交直流兩用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)标霎,它既可以使用交流電源工作,也可以使用直流電源工作椎崎。
單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是由于它轉(zhuǎn)速高铡说、起動(dòng)力矩大、體積小缰犁、重量輕淳地、不容易堵轉(zhuǎn)、適用電壓范圍很廣帅容,可以用調(diào)壓的方法來(lái)調(diào)速颇象,簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)。
因而在電動(dòng)工具中得到廣泛的應(yīng)用,如角磨機(jī)遣钳、手電鉆等扰魂。
單相串勵(lì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)同直流串勵(lì)電機(jī)十分相似,主要的區(qū)別在于單相串勵(lì)電機(jī)的定子鐵心必須由硅鋼片疊壓而成蕴茴,而直流的磁極既可以由疊壓而成劝评,又可以做成整體結(jié)構(gòu)。
單相串勵(lì)電機(jī)的調(diào)速倦淀,大多數(shù)采用調(diào)節(jié)電壓的方法付翁,就是改變電動(dòng)勢(shì)。
單相串勵(lì)電機(jī)的電壓調(diào)速方法采用的可控移相調(diào)壓晃听,利用可控硅的觸發(fā)電壓滯后于輸入電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的移相觸發(fā)百侧。
在實(shí)現(xiàn)方法上有硬件和軟件方式。
采用調(diào)節(jié)電壓方法呛米,采用可控硅調(diào)速技術(shù)惕仪,具有線路簡(jiǎn)單,元件體積小等特點(diǎn)洒已,是一種可控硅簡(jiǎn)單有效的方法界贮。
(a)交流電流變化曲線;
(b)電流為正半波時(shí),轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向
(c)電流為負(fù)半波時(shí)受贫,轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向
單相交流異步電機(jī)——單相交流鼠籠式電機(jī)(無(wú)刷)
單相電流通過(guò)電樞繞組時(shí)產(chǎn)生的是脈振磁場(chǎng)而不是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驾萄,所以單相異步電動(dòng)機(jī)不能自起動(dòng)。
為了解決起動(dòng)問題浴蝉,單相交流供電的異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際上往往做成兩相的亥戒。
主繞組由單相電源直接供電;副繞組在空間上與主繞組差90°(電角度冗腐,等于機(jī)械角度被電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)除)率偏。
副繞組串聯(lián)電容或電阻后再接到單相交流電源,使其中通過(guò)的電流和主繞組中的電流有一定的相位差蚊患。
使合成磁場(chǎng)成橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)浙于,甚至可能接近于圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
電動(dòng)機(jī)因此獲得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩挟纱。
利用電阻分相方法的電動(dòng)機(jī)價(jià)格低廉羞酗,例如副繞組用較細(xì)的導(dǎo)線繞制即可,但分相效果較差紊服,且電阻上要消耗能量檀轨。
這種電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)并達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后,通常由裝在電動(dòng)機(jī)軸上的離心式開關(guān)將副繞組自動(dòng)切除围苫,以減少電阻上的損耗裤园、提高運(yùn)行效率撤师。
一般用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合,如小型車床拧揽、小型電冰箱等剃盾,缺點(diǎn)是不能調(diào)速速。
利用電容分相淤袜,效果較好痒谴,有可能在電動(dòng)機(jī)某一工作點(diǎn)時(shí),使電機(jī)合成磁場(chǎng)接近于圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)蜻赃,從而獲得較好的工作特性椰严。