各种电机比较

直流电动机由定子和转子组成。 定子的作用是在励磁绕组中通入
直流电流励磁而产生磁场；转子的作 用是通电后产生电磁转矩。
直流电源通电导线在磁场中会受 到电磁力作用，其方向由左手定
则确定。
直接起动直流电动机是绝对不 允许的。
为了限制起动电流，通常在 转子绕组电路中串联接入一个 起动变阻器 RQ，
要改变电动机的旋转方 向，关键在于改变电磁转 矩的方向。根据左手定 则，改变转子绕组电流的 方向或者改变励磁电流 的方向（即改变磁场的方 向），都可以达到改变电 磁转矩方向的目。将转子 绕组两端的接头对调或 者将励磁绕组两端的接 头对调，都能够使电动机 的电磁转矩转向，从而使 其反转。
常使用的电器有:组合开关 头联锁电路； (刀开关)、熔断器、交流接触器、
S。其中改变电源频率调 速其调速范围宽，技术
机
座。 相互作用产生电磁转矩而使转子旋 热继电器和按钮等。
2 、 转 转。
组合开关多用于电源的引入。
成熟，具体方法有：变 频机组、交一直一交变
子：转
2、鼠笼式三相异步电动机降压
频和交一交变频。改变
子转过 转，脉冲电 源频率为 f,则步进电动 机的转速为：
（5-3） 式中：f--控制脉冲
频率，即步进电动机每 秒接收的脉冲数；
1、步进电动机具有独特的优点： （1）步进电动机的转速主要取决于脉冲的频率，
移动的总位移取决于总的脉冲数。其步距值不受各 种干扰因素的影响。
（2）步距误差不长期积累。步进电动机每走一 步所转过的角度（实际步距值）与理论步距值之间 总有一定的误差。从某一步到任何一步，也总会有 一定的累积误差，但每转一圈的累积误差为零。
速。）
一般机床的主电动机都是空载起动，对起动转矩没
有什么要求。但对于诸如起重用的电动机，因为是
在带负载的情况下起动，此应采用起动转矩较大
一点的。
励磁方式
同
步
定子： 电枢；
当同步电动机的电枢绕组与三相交流 电源接通时，由于转子和转轴上的生
电
动
转子： 磁级，
产机械是有惯性的，而旋转磁场转得 又快，结果是同步电动机自己不能起
线式 转子。
时把它联成星形，等到转速接近 额定值时再改接成三角形，就是
（二）最大转矩 Tmax 从机械特性曲线上看，转矩有一个最大值，称
（绕 线式
Y-△起动。）；自耦变压器起动适 用于⑴、正常运行定子连成星
为最大转矩或临界转矩 Tmax。 当负载转矩超过最大转矩时，电动机将发生所
转子
形；⑵、容量较大；⑶、较大起
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电机 构造
分类
工作原理
起动
反转
调速
机械特性及应用
三
相
1、定 子：定
通入三相异步电动机定子绕组的三相 电流共同产生合成磁场，该磁场随着
1、直接起动：在供电变压器容 量较大，电动机容量较小（额定
只要将接到电源的任意 二根线对调即可。有两种
n=60f／P（1-S） 三种调速方案：改变电
异
步
（二）步进电动机驱动电源，必须使其定子励磁绕组顺 序通电，并具有一定功率的电脉冲信号，步进电动机的运行 性能是步进电动机和驱动电源的综合体现。
驱动电源应该满足以下基本要求： 1.电源的相数、通电方式、电压、电流应与步进电动机 的基本参数相适应； 2.能满足步进电动机起动频率和运行频率的要求； 3.工作可靠，抗干扰能力强； 4.成本低，效率高，安装和维护方便。 驱动电源通常由环形分配器和功率驱动器组成。
功率驱动器或称功率放大电路其主要作用是将环形分 配器输出的脉冲信号放大，以使用足够的功率来驱动步进电 动机。
直流主轴电动机的速度控
制关系无论在静态还是在 直流主轴电动机的转矩一速特性曲线图中，曲线 1 为 p－n
动态都成立，这就保证了电 曲线、曲线 2 为 T－n 曲线。由图可见，在基本速度 以下 动机的良好的静、动态转矩 为恒转矩范围，在基本速度 以上为恒功率范围。通常恒转
步进 电动 机（反 应式 步进 电动 机）
1.反应式步进电动机。电动机定子有 A、B、 C 三对磁极。在相对的磁极上绕有 A、B、C 三相控制绕组。
转子上相邻两齿所对应的空间角度为 齿距角。齿距角 为：
（5-1） 式中 --转子齿数。 当 A、B、C 三对磁极的绕组依次轮流 通电时，则 A、B、C 三对磁极就依次轮流 产生磁场吸引转子转动。
换向磁极的作用是为了改善电动机的 换向性能。
2、 直流主轴电动机都采用轴向强迫通 风冷却或热管冷却，以改善冷却效果，避免 电动机热量传到主轴。
3、电动机尾部还同轴安装有测速发电 机作为速度反馈元件。
环形分配器的功能将 CNC 装置的插补脉冲，按步进电 动机所要求的规律分配给功率驱动器的各相输入端，以控制 步进电动机励磁绕组的导通或关断。由于电动机有正反转要 求，所以环形分配器的输出是周期性的，又是可逆的。
（3）控制性能好。起动、停止、反转及其他任 何运动方式的改变，都在少数脉冲内完成。在一定 的频率范围内运行时，任何运动方式都不会丢步。
2、分类：步进电动机的种类很多，有多种分类方 法。若按工作原理分类，则可将步进电动机分为：
反应式（磁阻式）步进电动机 电磁式步进电动机 永磁式步进电动机 永磁感应子式步进电动机。 其中反应式和永磁感应子式步进电动机比较常 用。
（3）起动频率。使步进电动机能够由静止定位状态不 失步地起动，并进入正常运行的控制脉冲最高频率，称为起 动频率。在电动机空载情况下，称为空载起动频率。在有负 载情况下，不失步起动所允许的最高频率将大大降低。
（4）连续运行频率。步进电动机起动后，其转速将跟 随控制脉冲频率连续上升而不失步的控制脉冲的最高频率， 称为连续运行频率的最高工作频率。步进电动机的连续运行 频率随负载的增大而下降，但步进电动机连续运行频率远高 于其起动频率。
子铁 芯、定
电流的交变在空间不断地旋转，故称 功率在 7.5kW 以下）时，三相 为旋转磁场。旋转磁场切割转子导体， 异步电动机可以直接起动。
控制电路：1、触头 联锁 电路；2、复式按钮和触
源频率 f、改变绕组磁极 对数 P 以及改变转差率
电
动
子绕 组、机
产生感应电 动势，进而在闭合导体中 产生电流，转子导体电流与旋转磁场
子铁
起动：当鼠笼式三相异步电动机
转差率 S 的调速方法只
芯、转
容量较大，而电源容量不够大
能在绕线式转子电动机
子绕
时，为了限制起动电流，避免电
中使用。在转子回路中 当负载在空载与额定值之间变化时，电动机的转
组、转
网电压显著下降，需采用降压起
串接附加电阻。
速变化不大，称为硬机械特性。非常适用于一般金
轴。分
入转
在选用电动机时，必须考虑可能出现的最大负
子电
载转矩。然后根据所选电动机的过载系数算出电动
路，改
机的最大转矩，其值必须大于最大负载转矩。否则
善起
就要重选电动机。
动性 能和
（三）起动转矩 TQ 电动机刚起动（n = 0 ,S = 1）时的转矩称起动
调节
转矩。在刚起动时，转子电流比较大，但起动转矩
转
实际上并不大，它与额定转矩之比约为 1.0 ～ 2.0。
工艺复杂，生产成本较高，维护较困难，可靠性较
差。
（一）直流他励电动机 励磁电流是由另外的直
流电源（如蓄电池组）供给的。 （二）直流并励电动机 励磁绕组与转子绕组并
联，但励磁绕组用细导线绕 成，其匝数绕得很多，因此具 有较大的电阻，使通过它的励 磁电流较小。
（三）直流串励电动机 励磁绕组与转子绕阻串 联，为使励磁绕组不引起大的 损耗和电压降，励磁绕组的电 阻越小越好，所以串励绕组通 常用较粗的导线绕成，其匝数 也较少。 （四）直流复励电动机 有两个励磁绕组，一个与 转子绕组并联，另一个与转子 绕组串联，电动机中的磁通由 这两个绕组内的励磁电流共 同产生。
机
其铁芯 动。 上绕有
励磁绕
组，采
用直流
励磁。
必须采用一定的方法来起动同步电动 机。通常采用所谓异步起动法。就是 在磁极的极掌上装有和鼠笼式绕组相 似的起动绕组，让同步电动机象异步 电动机那样先起动起来。当电动机的 转速接近同步转速时，将开关合在励 磁机上，使转子励磁。这时，旋转磁 场就能紧紧地牵引着转子一起转动。 此后，两者转速保持相等（同步）即
恒转矩调速，通常是通过降
低电压将转速往下调。这种
调速方法为，起重设备多采
用这种调速方法。
3、 改变转子绕组回路
电阻的调速方法需在转子
绕组电路中串联一个调速
应用： 用的变阻器。有较大的功率
损失，应用范围不广。
它的优点是具有良好的调速性能和较大
的起动转矩，因而广泛地应用于要求调速性能较高
和较大起动转矩的生产机械。但直流电动机的制造
首先，当 A 相绕组通电，B、C 两相断 电时，转子的齿 1、3 分别被定子磁极 吸引而对齐。
然后，A 相断电，B 相通电，于是转子
的 2、4 两齿被定子磁极
吸引，这时转
子逆时针转了 。
接下去 B 相断电，C 相通电，转子 1、3
齿与定子磁极
轴线对齐，转子又逆时
针转过了 。
这种按 A→B→C→A→B→C→A…顺序 轮流通电的方式称为三相单三拍。"三相"是 指定子有三相绕组 A、B、C，"单"是指每次 只有一相绕组单独通电，"三拍"是指经过三 次经过切换控制绕组的通电状态为一个循 环。每一拍，即输入一个脉冲信号，都使转
子转过一个角度，称之为步距角 。其计算 公式如下：
（5
－2）
式中：N--运行拍数，
；
m--步进电动机的相数；