各類電機簡介

駱駝草

<STRONG><SPAN class=tpc_title>各類電機簡介</SPAN><BR><BR></STRONG><SPAN class=tpc_content><FONT size=2>步進電機 <BR>　　步進電機作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一, 廣泛應用在各種自動化控制系統中。隨著微電子和計算機技術的發展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經濟領域都有應用。 <BR><BR>　　上個世紀就出現了步進電動機，它是一種可以自由回轉的電磁鐵，動作原理和今天的反應式步進電動機沒有什么區別，也是依靠氣隙磁導的變化來產生電磁轉矩。在本世紀初，由于資本主義列強爭奪殖民地，造船工業發展很快，同時也使得步進電動機的技術得到了長足的進步。到了80年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態出現，步進電動機的控制方式更加靈活多樣。原來的步進電機控制系統采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調試安裝復雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設計電路。計算機則通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出電動機的潛力。因此，用計算機控制步進電機已經成為了一種必然的趨勢，也符合數字化的時代趨勢。步進電機和普通電動機不同之處是步進電機接受脈沖信號的控制。步進電機靠一種叫環形分配器的電子開關器件，通過功率放大器使勵磁繞組按照順序輪流接通直流電源。由于勵磁繞組在空間中按一定的規律排列，輪流和直流電源接通后，就會在空間形成一種階躍變化的旋轉磁場，使轉子步進式的轉動，隨著脈沖頻率的增高，轉速就會增大。步進電機的旋轉同時與相數、分配數、轉子齒輪數有關。 <BR><BR>　　現在比較常用的步進電機包括反應式步進電機、永磁式步進電機、混合式步進電機和單相式步進電機等。其中反應式步進電機的轉子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產生轉矩?，F階段，反應式步進電機獲得最多的應用。 <BR><BR><BR>步進電機驅動器 <BR>　　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。不過步進電機在控制的精度、速度變化范圍、低速性能方面都不如傳統的閉環控制的直流伺服電動機。在精度不是需要特別高的場合就可以使用步進電機，步進電機可以發揮其結構簡單、可靠性高和成本低的特點。使用恰當的時候，甚至可以和直流伺服電動機性能相媲美。 <BR><BR>　　步進電機廣泛應用在生產實踐的各個領域。它最大的應用是在數控機床的制造中，因為步進電機不需要A/D轉換，能夠直接將數字脈沖信號轉化成為角位移，所以被認為是理想的數控機床的執行元件。早期的步進電機輸出轉矩比較小，無法滿足需要，在使用中和液壓扭矩放大器一同組成液壓脈沖馬達。隨著步進電動機技術的發展，步進電動機已經能夠單獨在系統上進行使用，成為了不可替代的執行元件。比如步進電動機用作數控銑床進給伺服機構的驅動電動機，在這個應用中，步進電動機可以同時完成兩個工作，其一是傳遞轉矩，其二是傳遞信息。步進電機也可以作為數控蝸桿砂輪磨邊機同步系統的驅動電動機。除了在數控機床上的應用，步進電機也可以并用在其他的機械上，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。 <BR><BR>　　步進電動機以其顯著的特點，在數字化制造時代發揮著重大的用途。伴隨著不同的數字化技術的發展以及步進電機本身技術的提高，步進電機將會在更多的領域得到應用。<BR><BR>常用單相交流感應電動機種類<BR><BR>在家用電器設備中，常配有小型單相交流感應電動機。交流感應電動機因應用類別的差異，一般可分為分相式電動機、電容啟動式電動機、永久分相式電容電動機、罩極式電動機、永磁直流電動機及交直流電動機等類型。<BR>　　一般的三相交流感應電動機在接通三相交流電后，電機定子繞組通過交變電流后產生旋轉磁場并感應轉子，從而使轉子產生電動勢，并相互作用而形成轉矩，使轉子轉動。但單相交流感應電動機，只能產生極性和強度交替變化的磁場，不能產生旋轉磁場，因此單相交流電動機必須另外設計使它產生旋轉磁場，轉子才能轉動，所以常見單相交流電機有分相啟動式、罩極式、電容啟動式等種類。 <BR><BR><BR>　　1、分相啟動式電動機<BR>　　分相式電動機廣泛應用于電冰箱、洗衣機、空調等家用電器中。該電機有一個鼠籠式轉子和主、副兩個定子繞組。兩個繞組相差一個很大的相位角，使副繞組中的電流和磁通達到最大值的時間比主繞組早一些，因而能產生一個環繞定子旋轉的磁通。這個旋轉磁通切割轉子上的導體，使轉子導體感應一個較大的電流，電流所產生的磁通與定子磁通相互作用，轉子便產生啟動轉矩。當電機一旦啟動，轉速上升至額定轉速70%時，離心開關脫開副繞組即斷電，電機即可正常運轉。<BR><BR>　　2、罩極式電動機<BR>　　罩極式單相交流電動機，它的結構簡單，其電氣性能略差于其他單相電機，但由于制作成本低，運行噪聲較小，對電器設備干擾小，所以被廣泛應用在電風扇、電吹風、吸塵器等小型家用電器中。罩極式電動機只有主繞組，沒有副繞級（啟動繞組），它在電機定子的兩極處各設有一副短路環，也稱為電極罩極圈。當電動機通電后，主磁極部分的磁場產生的脈動磁場感應短路而產生二次電流，從而使磁極上被罩部分的磁場，比未罩住部分的磁場滯后些，因而磁極構成旋轉磁場，電動機轉子便旋轉啟動工作。罩極式單相電動機還有一個特點，即可以很方便地轉換成二極或四極轉速，以適應不同轉速電器配套使用。<BR><BR>　　3、電容式啟動電動機<BR>　　該類電動機可分為電容分相啟動電機和永久分相電容電機。這種電機結構簡單，啟動快速，轉速穩定，被廣泛應用在電風扇、排風扇、抽油煙機等家用電器中。電容分相式電動機在定子繞組上設有主繞組和副繞組（啟動繞組），并在啟動繞組中串聯大容量啟動電容器，使通電后主、副繞組的電相角成90°，從而能產生較大的啟動轉矩，使轉子啟動運轉。<BR>　　對于永久分相電容電動機來說，均與啟動繞組串接。由于永久分相電機其啟動的轉矩較小，因此很適于排風機、抽風機等要求啟動力矩低的電器設備中應用。電容式啟動電動機，由于其運行繞組分正、反相繞制設定，所以只要切換運行繞組和啟動繞組的串接方向，即可方便實現電機逆、順方向運轉。<BR><BR>　　4、交、直流兩用電動機<BR>　　一般常用單相交流電動機，在交流50Hz電源中運行時，電動機轉速較高的也只能達每分鐘3000轉。而交直流兩用電動機在交流或直流供電下，其電機轉速可高達20000轉，同時其電機的輸出啟動力矩也大，所以盡管電機體積小，但由于轉速高輸出功率大，因此交直流兩用電動機在洗衣機、吸塵器、排風扇等家用電器中得以應用。<BR>　　交、直流兩用電動機的內在結構與單純直流電機無大差異，均由電機電刷經換向器將電流輸入電樞繞組，其磁場繞組與電樞繞組構成串聯形式。為了充分減少轉子高速運行時電刷與換向器間產生的電火花干擾，而將電機的磁場線圈制成左右兩只，分別串聯在電樞兩側。兩用電機的轉向切換很方便，只要切換開關將磁場線圈反接，即能實現電機轉子的逆轉或順轉。<BR>　　在家用電器電機類中還有一種直流微型電動機。該電機在錄音機、隨身聽、錄像機、打印機、傳真機等家用電器中廣泛應用。直流微型電機由于定子繞組和轉子繞組之間的串接形式不同，又可分為并激、串激、復激等幾種類別。<BR>　　應用在家用電器中的電機，其定子繞組的轉子，繞組之間的串接一般采用并激形式，即電機的定子磁場線圈與電樞繞組線圈并聯后接到電源上。當通電后電機可保持磁場恒定，并利用電樞電路控制電機轉速。這種直流電機的最大特點是當負載產生波動變化時，電機的轉速保持定速狀態。<BR>　　此外，在直流電動機中還有一種結構更為簡單、用在玩具上的電機，這種電機是用永久磁鐵作固定磁場的電動機，在電子玩具、電動剃須刀、微型按摩器等日用小電器中得以廣泛應用。<BR><BR>步進電機和交流伺服電機性能比較<BR><BR>　　 <BR>　　步進電機是一種離散運動的裝置，它和現代數字控制技術有著本質的聯系。在目前國內的數字控制系統中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服系統的出現，交流伺服電機也越來越多地應用于數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨勢，運動控制系統中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異?，F就二者的使用性能作一比較。 <BR>　<BR>　　一、控制精度不同 <BR>　　<BR>　　兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產的一種用于慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生產的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為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電機的步距角。 <BR>　　<BR>　　交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以松下全數字式交流伺服電機為例，對于帶標準2500線編碼器的電機而言，由于驅動器內部采用了四倍頻技術，其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。 <BR>　　<BR>　　二、低頻特性不同 <BR>　　<BR>　　步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對于機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現象，比如在電機上加阻尼器，或驅動器上采用細分技術等。 <BR>　　<BR>　　交流伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統調整。 <BR>　　<BR>　　三、矩頻特性不同 <BR>　　<BR>　　步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。 <BR>　　<BR>　　四、過載能力不同 <BR>　　<BR>　　步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統為例，它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩，便出現了力矩浪費的現象。 <BR>　　<BR>　　五、運行性能不同 <BR>　　<BR>　　步進電機的控制為開環控制，啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象，停止時轉速過高易出現過沖的現象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內部構成位置環和速度環，一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象，控制性能更為可靠。 <BR>　　<BR>　　六、速度響應性能不同 <BR>　　<BR>　　步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘幾百轉）需要200～400毫秒。交流伺服系統的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。 <BR>　　<BR>　　綜上所述，交流伺服系統在許多性能方面都優于步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以，在控制系統的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當的控制電機。</FONT></SPAN>

zhangminshhc

謝謝，正好想學一點控制。

qishi2001hl

謝謝樓主，學習中！

浣溪沙

學習中.........................

qaz_3000000

收藏了~~ 謝謝~

dsq1980

學習了，謝謝

guorui0115

步進電機在發動機的調速中應用很多

我愛社區

很好,我收藏了

zhaohongjun2006

謝謝樓主！

baoshaolong

觀摩學習，謝謝樓主
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