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电动机工作原理培训课件

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目录

电动机基本概念与分类

直流电动机工作原理

交流电动机工作原理

永磁同步电动机工作原理

感应异步电动机工作原理

控制策略与调速方法

故障诊断与维护保养技巧

电动机基本概念与分类

01

电动机是一种将电能转换为机械能的装置，通过电磁感应原理实现能量转换。

定义

在各种机械设备中，电动机作为动力源，驱动设备运转，实现生产过程中的各种工艺要求。

作用

分类

直流电动机

交流电动机

永磁同步电动机

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根据工作原理和结构特点，电动机可分为直流电动机、交流电动机、永磁同步电动机等。

具有良好的调速性能和较大的启动转矩，但结构复杂，维护困难。

结构简单，维护方便，成本低廉，广泛应用于各种工业领域。

具有高效率、高功率密度和优良的控制性能，是近年来发展迅速的一种电动机。

应用领域

电动机广泛应用于工业、交通、家电等领域，如机床、电梯、电动汽车、洗衣机等。

发展趋势

随着科技的不断进步和环保要求的提高，电动机将朝着更高效、更节能、更环保的方向发展。同时，随着新材料、新工艺的应用，电动机的性能将不断提高，应用领域也将进一步拓展。

直流电动机工作原理

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包括主磁极、换向极、机座和端盖等，主要作用是产生磁场和作为电机的机械支撑。

定子

又称电枢，主要由电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴和风扇等组成，是直流电机进行能量转换的部件。

转子

电刷与换向器一起构成直流电机的换向电路，使电枢绕组中的电流方向交替变化，实现电机的连续旋转。

电刷与换向器

当直流电源通过电刷向电枢绕组供电时，电枢电流与主磁场相互作用产生电磁转矩，驱动电机旋转。

电枢电流的方向随着电机的旋转而不断变化，但通过与换向器的配合，使得电流始终能够按照正确的方向流过电枢绕组，保证电机的连续旋转。

电机的转速可以通过改变电枢电压或电枢电流的大小来进行调节。

换向器

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由许多换向片组成，其作用是将电枢绕组中的电流方向进行周期性的改变，使得电机能够连续旋转。同时，换向器还能起到减小火花、改善电机性能的作用。

电刷

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与换向器配合工作，将直流电源引入电枢绕组中。电刷的位置和数量对电机的性能也有一定的影响，需要根据电机的具体要求进行选择和调整。

换向器和电刷的共同作用

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保证了电机在运行过程中电流的连续性和方向的正确性，是直流电机能够正常工作的关键部件之一。

交流电动机工作原理

03

当三相定子绕组通过三相对称的交流电电流时，产生一个旋转磁场，这个旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路）。

载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

同步交流电动机

转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流电动机。其转子转速n与磁极对数p、电源频率f之间满足n=f/p的关系。同步电动机的转子绕组通常采用直流励磁，因此也称为直流励磁同步电动机。

异步交流电动机

又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。其转速总是略低于旋转磁场的同步转速，因此也称为异步电动机。

永磁同步电动机工作原理

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采用叠片结构以减小涡流损耗，嵌有三相交流绕组，通入三相对称交流电。

定子

转子

位置传感器

由永磁体构成，永磁体一般采用高磁能积、高矫顽力的稀土类磁铁。

检测转子位置和速度，通常采用霍尔元件或光电编码器。

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02

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矢量控制

将定子电流分解为产生磁通的励磁电流和产生转矩的转矩电流，并分别加以控制，以获得良好的动态性能。

磁场定向控制

通过控制定子电流矢量，使其与永磁体产生的磁场保持同步旋转，实现高效、稳定的转矩输出。

直接转矩控制

根据定子磁链和转矩的偏差，直接选择电压空间矢量的幅值和方向，实现快速转矩响应。

永磁材料的主要性能参数包括剩磁、矫顽力、最大磁能积等，这些参数决定了永磁体的性能和使用范围。

常用的永磁材料有铁氧体、铝镍钴、钐钴、钕铁硼等，其中钕铁硼具有最高的磁能积和较好的温度稳定性，是目前应用最广泛的永磁材料。

在选用永磁材料时，需要考虑其性能参数、温度稳定性、耐腐蚀性、成本等因素。

感应异步电动机工作原理

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定子

转子

端盖和轴承

风扇和风罩

由硅钢片叠压而成，内嵌三相绕组，通入三相对称交流电产生旋转磁场。

支撑电动机转子，保证定子和转子之间的气隙均匀。

由硅钢片叠压而成，表面有导体条或短路环，在旋转磁场作用下产生感应电流和电磁转矩。

冷却电动机，防止电动机过热。

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鼠笼型转子

导体条嵌入转子铁芯槽内，两端用短路环连接。结构简单、制造成本低、运行可靠，适用于大多数感应异步电动机。

绕线型转子

转子绕组与定子绕组相似，通