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交流电动机和直流电动机的工作原理

电动机的作用是将电能转换为机械能。电动机分为交流电动机和直流电动机两大类。
(一) 交流电动机及其控制
交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。
1. 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的构造也分为两部分：定子与转子。
（1）定子：
定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。
（2）转子：
转子是重点掌握的部分，转子有两种，鼠笼式与绕线式。掌握他们各自的特点与区别。鼠笼式用于中小功率（100k以下）的电动机，他的结构简单，工作可靠，使用维护方便。绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的 气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为0.2-1.5mm之间。
掌握定子绕组的接线方法。
2. 三相异步电动机的工作原理
掌握公式n1=60f/P、S=(n1-n)/n1、n=(1-S)60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式，进行计算。同时记住：通常电动机在额定负载下的转差率SN约为0.01-0.06。书上的例题要重点掌握。
3. 三相异步电动机铭牌上的数据
（1）型号：掌握书上的例子。
（2）额定值：一般了解，掌握额定频率和额定转速，我国的频率为50赫兹。
（3）连接方法：有Y型和角型。
（4）绝缘等级和温升：掌握允许温升的定义。
（5）工作方式：一般了解。
4. 三相异步电动机的机械特性
掌握额定转矩、最大转矩与启动转矩的关系。书上的公式要掌握并能灵活运用进行计算。同时记住以下内容：
（1）在等速转动时，电动机的转矩必须和阻转矩相平衡。
（2）当负载转矩增大时，最初瞬间电动机的转矩T（3）一般三相异步电动机的过载系数是1.8-2.2 .
（4）电动机刚启动时n=0,s=1.
5. 三相异步电动机的起动
（1）直接起动
启动时转差率为1，转子中感应电动势很大，转子电流也很大。当电动机在额定电压下启动时，称为直接启动，直接启动的电流约为额定电流的5-7倍。一般来说，额定功率为7.5kw以下的小容量异步电动机可直接起动。
直接起动控制线路所用电器包括组合开关、按钮、交流接触器中间继电器、热继电器及熔断器。掌握它们各自的特点，同时掌握熔断器熔丝额定电流的计算。
直接起动控制电路：掌握其控制原理。
（2）鼠笼式异步电动机的降压起动。
掌握星型-角型起动和自耦变压器降压起动的工作原理
（3）绕线式三相异步电动机的起动
一般了解。
6. 三相异步电动机的正反转控制
一般了解
7. 三相异步电动机的调速
该部分较重要，要对公式理解。改变电动机的转速有三种可能，即改变频率、改变绕组的磁极对数或改变转差率。
8. 同步电动机
（1）同步电动机的构造
要与异步电动机进行对比区分。（客观题）
（2）同步电动机的工作原理
了解同步电动机的转速是恒定的，不随负载而变化。同步电动机的转速是不能调节的。

1、直流电动机的工作原理
一般了解
2、直流电动机的构造
分为两部分：定子与转子。记住定子与转子都是由那几部分构成的，注意：不要把换向极与换向器弄混淆了，记住他们两个的作用。
定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。
转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。
3、直流电动机的励磁方式
直流电动机的性能与它的励磁方式密切相关，通常直流电动机的励磁方式有4种：直流他励电动机、直流并励电动机、直流串励电动机和直流复励电动机。掌握4种方式各自的特点：
直流他励电动机: 励磁绕组与电枢没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。
直流并励电动机: 并励绕组两端电压就是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多，因此具有较大的电阻，使得通过他的励磁电流较小。
直流串励电动机：励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。
直流复励电动机：电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。
4、直流电动机的技术数据
重点掌握额定效率与额定温升。
额定效率=输出功率/输入功率
额定温升指电动机的温度允许超过环境温度的最高允许值。铭牌上的温升是指电动机绕组的最高温升。
5、并励直流电动机的机械特性
掌握书上的例题。
6、并励直流电动机的起动、反转及调速
（1）起动和反转一般了解即可。
（2）调速：并励电动机有三种调速方法：
改变磁通
改变电压
改变转子绕组回路电阻。
掌握它们各自的优缺点。
2. 控制电机
控制电机是指在自动控制系统中用作检测、比较、放大和执行等作用的电机。
（1）直流伺服电动机
掌握永磁直流伺服电动机的分类及特点；普通型转子永磁直流伺服电动机与小惯量型转子直流伺服电动机的区别。
永磁直流伺服电动机的工作原理及性能
理解工作原理，对性能要掌握
（2）交流伺服电动机
交流伺服电动机的结构及其工作原理一般了解，重点掌握其性能。
（3）步进电动机
换向极的组成
换向极安装在相邻的两主磁极之间，由换向极铁心和换向极绕组组成。换向极铁心比主磁极的简单，一般用整块钢板加工制成。换向极绕组常用较大截面的扁铜线绕制而成，放置在换向极铁心上。换向极绕组匝数不多，总与电枢绕组串联在一起。
换向极的作用
直流电机无论发电机还是电动机运行，转子(即电枢)总是有电流通过建立电枢磁 场 ，该磁场与主磁场(即励磁绕组通电产生的磁场)成垂直正交关系，故称交轴电枢磁场，它使 主磁场歪扭)且或多或少对主磁场有削弱作用。为抵消交轴磁场对主磁场的歪扭及换向元件 电抗电势等的影响，在电枢磁场轴线方向的定子内周上装置换向极。经直流电机不同运行方 式下电枢磁场的分析，对换向极性作这样的要求：发电机运行时，换向极极性与前方的主极 极性相同；电动机运行时，换向极极性与后方的主极极性相同
换句话说，换向极能减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，直流电机电枢（也就是转子）在工作中因通过电流而产生电枢磁场，该磁场造成定子磁场发生畸变，造成电机换向火花。
而加装换向极，串接到电枢回路中，并使换向极的磁场方向与电枢磁场方向相反，用换向极磁场抵消（实际上不能完全抵消，只是削弱了）电枢磁场，保证定子磁场不发生太大地畸变，保证电机换向。
换向极的安装
主磁极与换向极交替排列的关系：在直流电动机中，顺着电机的旋转方向，每个主磁极后边的是极性相同的换向极。
换向极绕组应与电枢绕组串联，使换向极产生的磁场强度随电枢电流的增大而 增强；同时还使换向极的方向与此处出现的电枢磁场方向相反。这样，就可以使任何工况下换向极产生的磁场，总是起到抵消电枢反应影响的作用，使换向元件有较 好的换向条件。补偿绕组,直流电机的磁通是由励磁绕组产生的，因此，在理想状态下，主磁极下的气隙磁通应该是均匀的，但是，当电枢通入电流后也会产生磁通，会对电机的主磁通产生影响，它会延电枢旋转方向上产生磁通减弱的现象,这样不利于电机的运行性能，因此在大电机或特种设备上加装了补偿绕组，用来抵消电枢反应带来的磁通畸变现象。