交流马达与直流马达比较
∙直流电动机(DC Motor)的好处为在控速方面比较简单,只须控制电压大小已可控制共转速,但此类电动机不宜在高温、易燃等环境下操作,而且由于电动机中需要以碳刷作为电流变换器
(Commutator)的部件(有刷马达),所以需要定期清理炭刷磨擦所产生的污物。一般一付碳刷的设计寿命为2000小时左右(83天),也就是说如果马达连续工作83天,就应更换碳刷,否则就会损坏换向器,最终导致转子短路,使马达不能正常工作或报废。由于碳刷和换向器之间的摩擦,会产生噪音和火花,因此会影响周围环境和安全。无碳刷之马达称为无刷马达
,相对于有刷,无刷马达因为少了碳刷与轴的摩擦因此较省电也比较安静。但制作难度较高、价格也较高,一般在高精产品中使用。 ∙交流电动机(AC Motor)则可以在高温、易燃等环境下操作,而且不用定期清理碳刷的污物,但在控速上比较困难,因为控制交流电动机转速须要控制交流电的频率(或使用感应马达
,用增加内部阻力的方式,在相同交流电的频率下降低电动机转速),控制其电压只会影响电动机的扭力
。一般民用马达之电压有 110V
和220V等两种,在工业应用还有380V或440V等型态。
以下为直流电动机的工作原理图:
馈线卡 此为一个简单的直流电(D.C.)电动机。当线圈通电后,转子周围产生磁场,转子的左侧被推离左侧的磁铁,并被吸引到右侧,从而产生转动。 | 转子依靠惯性继续转动。 | 当转子运行至水平位置时电流变换器将线圈的电流方向逆转,线圈所产生的磁场亦同时逆转,使这一过程得以重复。 |
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直流马达的基本构造包括“电枢”、“场磁铁”、“集电环”、“电刷”。
1.电枢:可以绕轴心转动的软铁芯缠绕多圈线圈。
2.场磁铁:产生磁场的强力永久磁铁或电磁铁。
3.集电环:线圈约两端接至两片半圆形的集电环,随线圈转动,可供改变电流方向的变向器。每转动半圈(180度),线圈上的电流方向就改变一次。
电刷:通常使用碳制成,集电环接触固定位置的电刷,用以接至
基本构造
电动机的种类很多,以基本结构来说,其组成主要由定子(Stator)和转子(Rotor)所构成。
定子在空间中静止不动,转子则可绕轴转动,由轴承支撑。
定子与转子之间会有一定空气间隙,以确保转子能自由转动。
定子与转子绕上线圈,通上电流产生磁场,就成为电磁铁,定子和转子其中之一亦可为永久磁铁。
4.电源。
7.1 三相异步电动机的工作原理与结构
丝网除沫器安装三相异步电动机外形有开启式、防护式、封闭式等多种形式,以适应不同的工作需要。在某些特殊场合,还有特殊的外形防护型式,如防爆式、潜水泵式等。不管外形如何电动机结构基本上是相同的。现以封闭式电动机为例介绍三相异步电动机的结构。如图7.11所示是一台封闭式三相异步电动机解体后的零部件图。
图7.11 封闭式三相异步电动机的结构
1—端盖 2—轴承 3—爆闪灯管机座 4—定子绕组 5—转子
6—轴承 7—端盖 8—风扇 9—风罩 10—接线盒
一、基本结构类型
基本组成
定子——由定子铁心和三相绕组构成;
作用:仿形切割机建立旋转磁场;
转子——由转子铁心和转子绕组构成;
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作用:在旋转磁场作用下,产生感应电流和电磁力矩,并输出机械功率。
基本类型(按转子结构不同分类)
笼形转子型和绕线转子型
一、基本结构类型
基本组成
定子——由定子铁心和三相绕组构成;
作用:建立旋转磁场;
转子——由转子铁心和转子绕组构成;
作用:在旋转磁场作用下,产生感应电流和电磁力矩,并输出机械功率。
基本类型(按转子结构不同分类)
笼形转子型和绕线转子型
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
2、PWM和PAM的不同点是什么?
PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写,按一定规律改变脉冲 列的脉冲宽度,以调节输出量和波形的一种调值方式。
PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写,是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度,以调节输出量值和波形的一种调制方式。
3、电压型与电流型有什么不同?
变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波石电感。
4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变?
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异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的,在额定频率下,如果电压一定而只降低频率,那么磁通就过大,磁回路饱和,严重时将烧毁电机。因此,频率与电压要成比例地改变,即改变频率的同时控制变频器输出电压,使电动机的磁通保持一定,避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。5、电动机使用工频电源驱动时,电压下降则电流增加;对于变频器驱动,如果频率下降时电压也下降,那么电流是否增加?
交流异步电动机变频调速原理:
变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。
现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
交-直部分
整流电路:由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。对于380V的额定电源,一般二极管反向耐压值应选1200V,二极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。
电机的旋转速度为什么能够自由地改变?
*1: r/min
电机旋转速度单位:每分钟旋转次数,也可表示为rpm.
例如:2极电机 50Hz 3000 [r/min]
4极电机 50Hz 1500 [r/min]
$电机的旋转速度同频率成比例
本文中所指的电机为感应式交流电机,在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。 感应式交流电机(以后简称为电机)的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。 由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值(为2的倍数,例如极数为2,4,6),所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。
另外,频率能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。
因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备。
n = 60f/p
n: 同步速度
f: 电源频率
p: 电机极对数
$ 改变频率和电压是最优的电机控制方法
如果仅改变频率而不改变电压,频率降低时会使电机出于过电压(过励磁),导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。
输出频率在额定频率以上时,电压却不可以继续增加,最高只能是等于电机的额定电压。
例如:为了使电机的旋转速度减半,把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz,这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V
2. 当电机的旋转速度(频率)改变时,其输出转矩会怎样?
*1: 工频电源
由电网提供的动力电源(商用电源)
改变频率和电压是最优的电机控制方法
如果仅改变频率,电机将被烧坏。特别是当频率降低时,该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生,变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。
例如:为了使电机的旋转速度减半,变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz,这时变频器的输出电压就必须从400V改变到约200V。
如果要正确的使用变频器, 必须认真地考虑散热的问题。
变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度,变频器使用寿命减半。 因此,我们要重视散热问题啊!
在变频器工作时,流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也是非常大的,不能
忽视其发热所产生的影响
通常,变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少. 可以用以下公式估算:
发热量的近似值= 变频器容量(KW)×55 [W] 在这里, 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的 (过流能力150% * 60s) 如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些。 电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。
这时可以用估算: 变频器容量(KW)×60 [W] 因为各变频器厂家的硬件都差不多, 所以上式可以针对各品牌的产品. 注意: 如果有制动电阻的话,因为制动电阻的散热量很大, 因此最好安装位置最好和变频器隔离开, 如装在柜子上面或旁边等。